FENSTER, TÜREN & TORE - IHK Heilbronn-Franken · – FENSTER, TÜREN & TORE. Heilbronn, 23.10.2014. Erik Fischer . KURZ UND FISCHER . ... • den Energiebedarf für Herstellung und

KURZ UND FISCHER Beratende Ingenieure ▪ Bauphysik

www.kurz-fischer.de Winnenden Halle (Saale) Feldkirchen-Westerham Bottrop Bretten

7. Süddeutscher Energieeffizienztag 2014 MÖGLICHKEITEN DER GEBÄUDESANIERUNG – FENSTER, TÜREN & TORE Heilbronn, 23.10.2014

Erik Fischer

KURZ UND FISCHER Beratende Ingenieure ▪ Bauphysik KURZ UND FISCHER Beratende Ingenieure ▪ Bauphysik

7. Süddeutscher Energieeffizienztag 2014

1. Einsparpotenziale an der Gebäudehülle Wärmeverlust über Tür- und Toröffnungen

2. Roll- Sektional- und Falttore 3. Torluftschleier/Luftwandanlagen 4. U-Wert Bestimmung von Verglasungen 5. U-Wert Berechnung von Bestandsfenstern Uglass, Uwin

Themen-Übersicht


3

Energieeinsparung in Abhängigkeit von der Dämmschichtdicke

1. Einsparpotenziale durch Wärmedämmung der Gebäudehülle

Altbekannt: der Wärmeverlust gehorcht einer 1/x-Funktion. „der erste Zentimeter dämmt am besten“

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

U-Wert [W/(m²K)]


4

Kumulierte Energieeinsparung über die Nutzungsdauer, dickenabhängig

Grundlagen: kumulierte Einsparung

-

5.000,00

10.000,00

15.000,00

20.000,00

25.000,00

30.000,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung kumuliert [MJ/m²(30a)]

Die kumulierte Einsparung über 30 Jahre nimmt mit steigender Dämmung nur noch sehr wenig zu.

Dämmschichtdicke in cm


5

Herstellungsenergie einiger Dämmstoffe (Die Datensätze sind Änderungen unterworfen)

Herstellungsenergie und Dämmfähigkeit

Dämmfähigkeit = 1/λ

Marktanteil (GDI 2005) Dämmstoff massebezogen Rohdichte

volumen-bezogen

dicken-bezogen

Wärmeleit-fähigkeit

PEI bezogen auf Dämmfähigkeit je

cm Quelle

% MJ/kg MJ/m³ kWh/m²cm W/(mK) kWh/m³*W/(mK)

Steinwolle ( für WDVS, FD) 13,8 90 1.239,9 3,44 0,040 13,78 Ökobau.dat 2.01Glasfaser (Mattenware) 28,7 30 861,0 2,39 0,032 7,65 Ökobau.dat 2.01EPS 15 grau 032 119,0 15 1.785,0 4,96 0,032 15,87 ÖboxEPS 20 weiß 040 89,7 20 1.794,9 4,99 0,035 17,45 Ökobau.dat 2.02

5,8 XPS 103,3 28 2.891,2 8,03 0,036 28,91 Ökobau.dat 2.034,9 PUR (Blockschaum) 76,1 40 3.044,3 8,46 0,028 23,68 Ökobau.dat 2.041,0 Schaumglas 12,7 120 1.524,7 4,24 0,042 17,79 Ökobau.dat 2.05 < 1 Multipor 12,1 115 1.391,0 3,86 0,045 17,39 Ökobau.dat 2.20 < 1 Holzfaser (Nassverf) 13,3 190 2.521,9 7,01 0,045 31,52 Ökobau.dat 2.10 < 1 Flachsvlies 41,5 30 1.244,0 3,46 0,045 15,55 Ökobau.dat 2.12 < 1 Celluloseflocken 4,1 55 228,2 0,63 0,040 2,54 Ökobau.dat 2.11

54,6

30,0

Herstellungsenergie PEI


6

Kumulierte Einsparung und Primärenergieaufwand der Herstellung

-

5.000,00

10.000,00

15.000,00

20.000,00

25.000,00

30.000,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung kumuliert [MJ/m²(30a)] PEne [MJ/m²]

A

B A/B = Erntefaktor


7

Argumente der Dämmstoffindustrie

-

5.000,00

10.000,00

15.000,00

20.000,00

25.000,00

30.000,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparungkumuliert[MJ/m²(30a)]

A/B = Erntefaktor

= 200?

Quelle:


8

Kumulierte Einsparung und Primärenergieaufwand der Herstellung (life cycle) - es gibt ein energetisches Optimum.

Grundlagen

-

5.000,00

10.000,00

15.000,00

20.000,00

25.000,00

30.000,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung kumuliert[MJ/m²(30a)]

PEne [MJ/m²]

Gesamtenergie [MJ]


9

Differenzielle Betrachtung: Wieviel Energie spart der x-te Zentimeter Dämmung?

-

2.000,00

4.000,00

6.000,00

8.000,00

10.000,00

12.000,00

14.000,00

16.000,00

18.000,00

20.000,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung X-ter Zentimeter [MJ/m²a]


10

Zoom: der Schnittpunkt bestimmt die energetisch optimale Dicke

Grundlagen

X-ter Zentimeter der Dämmung

Herstellungsenergie des x-ten Zentimeters

-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung X-ter Zentimeter[MJ/m²(30a)]PEne [MJ/(cm*m²)]

A/B = Erntefaktor

< 1!

Randbedingungen: EPS 032/18 HGT=3500 fP=1,0 30 Jahre


-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

11

Je höher der regenerative Anteil der Wärmeerzeugung, desto weiter links liegt das energetische Optimum (bezogen auf CO2-Emissionen)

Grundlagen



-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Einsparung X-ter Zentimeter[MJ/m²(30a)]

PEne [MJ/(cm*m²)]

Randbedingungen: EPS 032/18 HGT=3500 fP=1,0 / 0,5 30 Jahre


-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41 -

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

1 6 11 16 21 26 31 36 41

12

Grundlagen



Randbedingungen: PUR 028/40 HGT=3500 fP=0,5 30 Jahre

Der energetische Aufwand bei der Herstellung des Dämmstoffs bestimmt das energetische Optimum


13

Grundlagen

Zusammenfassung Teil 1: Die energetisch optimale Dämmschichtdicke (zur CO2-Vermeidung) wird bestimmt durch: • die Jahresheizgradtagszahl (Temperaturniveau) (Industriehalle oft niedrig!) • die Dämmfähigkeit • den Energiebedarf für Herstellung und Entsorgung des Dämmstoffs • den primärenergetischen Bewertungsfaktor der Wärmequelle

(Industriehalle oft KWK) • die Nutzungsdauer des Bauteils (Industriehalle oft niedrig!) Das Einsparpotenzial über Dämmung der nichttransparenten Bauteile ist mit dem Standard ab 2016 i. W. erschöpft!


2 konkurrierende Wege zur Energieeffizienz

Gebäudehülle

f P Wär

mee

rzeu

gung



15

Gebäudehülle EnEV; H‘T

f P Wär

mee

rzeu

gung

EW

ärm

eG B

W, E

EWär

meG



16

Gebäudehülle EnEV; H‘T

f P Wär

mee

rzeu

gung

EW

ärm

eG B

W, E

EWär

meG

Ersatzweise Erfüllung


17

Energieeinsparung in Abhängigkeit vom U-Wert (über eq. Dämmschichtdicke)

2. Einsparpotenziale durch Türen, Tore und Fenster

Verbesserte Tore sparen spürbar Wärmeverluste!

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

U-Wert [W/(m²K)]

Schlechte Tore

Beste Tore


18

Entwicklung der Anforderungen an die Dämmung von Außenbauteilen (z. B. kleinere Wohngebäude, FFA < 30 %)

Anforderung (Beispiele)

1977 (km, max)

[W/(m²K)]

1984 (km, max)

[W/(m²K)]

1995 (kmax)

[W/(m²K)]

2002 (2004) (Umax)

[W/(m²K)]

2007 (Umax)

[W/(m²K)]

2009 (Umax)

[W/(m²K)]

2014 (ab 2016)

(Umax) [W/(m²K)]

Passivhaus

Wände 1,40 – 0,77 (A/V-

abhängig)

1,20 – 0,60 (A/V-

abhängig)

0,50 (kleine

Wohngebäude)

0,35 – 0,45 (kleine

Anbauten)

0,35 – 0,45 (Anlage 3)

0,28 (Referenz)

0,35 – 0,45 (Anlage 3)

0,28 (Referenz)

0,35 – 0,45 (Anlage 3)

0,15…0,10

Wand plus Fenster

1,75 – 1,45 (A/V-

abhängig)

1,50 – 1,20 (A/V-

abhängig)

-- -- 0,45 – 0,98 (Tabelle 2)

H‘T

0,40 (0,50) (Tabelle 2)

H‘T

0,40 (0,50) (Tabelle 2)

H‘T

Fenster -- 3,1 0,7 kmF,eq

1,7 1,7 (Tabelle 1)

1,3 1,3

Flachdach 0,45 0,30 0,22 0,25 0,25 (Tabelle 1)

0,20 0,20

Wärme-brücken

-- -- -- 0,10 (0,05) W/(mK)

0,10 (0,05) W/(mK)

(0,10) 0,05 W/(mK)

(0,10) 0,05 W/(mK)

< 0,01

Historische Entwicklung der Dämm-Anforderungen

QP minus 25 % ab

1.1.2016


Die Spanne marktführender Produkte reicht von U = 3,0 bis ca. 0,62 W/(m²K)

Typische U-Werte von Toranlagen

Wärmedämmung EN 13241-1, Anhang B EN 12428


– Wärmeleitfähigkeit Aluminium: λ = 150 W/mK – Wärmeleitfähigkeit Hartschaum (typisch): λ = 0,030 W/mK

Aluminium leitet 5.000 mal besser als Hartschaum Die U-Werte von Toren wird durch die Zahl der Zwangsverbindungen von innen nach außen bestimmt. Grundregeln: • Flächen möglichst großformatig: • Schwingtore sind effizienter als Sektionaltore • Sektionaltore sind effizienter als Rolltore • Wenige große Transparentflächen sind besser als viele kleine • Ausschäumen von kleinformatigen Lamellen bringt nichts • Profile mit thermischer Trennung (Polyamidstege) verwenden

Optimierungswege


• Rolltore haben sehr einfache Anschlussdetails – Tauwasserfreiheit in feuchtebelasteten Räumen ist ausgeschlossen.

• Minimierung der Wärmeabgabe durch überdämmte Zargen • Punktförmige Befestigungen statt linearer Winkel


• Optimierung des Anschlussdetails – ohne thermische Trennung

• Minimierung der Wärmeabgabe durch überdämmte Zargen


Typische Bestandsanlage (Überladebühnen eines Zulieferer-Lagers)

Thermografie-Beispiele


Schlechte U-Werte in der Fläche Große Undichtheiten an den Führungsschienen Kaltluftabfall und Zugluft (+Wärmebrücken am Boden)

Thermografie-Beispiele


Ungedämmtes Rolltor. Undichter Rahmeneinbau Zugerscheinungen durch Kaltluftabfall


Widerstand gegen Windlast – Klassifizierung DIN EN 12424 Widerstand gegen Windlast – Prüfung DIN EN 12444 1 bis 5, beste Klasse = 5 Sektionaltore und Rolltore bis 3, flexible Schnelllauftore 1 bis 3 (Stand 2006) Widerstand gegen eindringendes Wasser – Klassifizierung DIN EN 12425 Widerstand gegen eindringendes Wasser – Prüfung DIN EN 12489 0 bis 3, beste Klasse = 3 wird nur von Sektionaltoren erreicht, nicht von Rolltoren oder flexiblen Schnelllauftoren Luftdurchlässigkeit – Klassifizierung DIN EN 12426 Wärmedurchgang: Anforderung für die Berechnung DIN EN 12427 0 bis 6 (1 bis 5), beste Klasse = 6 Sektionaltore 0 bis 2, Rolltore 0, flexible Schnelllauftore bis 6

Regelwerke für Tore (1)


Wärmedurchgangskoeffzient U – keine Klassifizierung sondern Angabe des Werts U [W/(m²K)] Sektionaltore U = 0,6 bis 6,2 thermisch getrennte Ausführung: U = 0,66-1,52 W/(m²K)

Regelwerke für Tore (2)

Daten: Spelberg (2006) - Seuster

Werksfotos EFA-Therm®


Thermisch getrennte Ausführung (Beispiel EFA-SST®-ISO-60 Abschlusstor) U = 0,80 W/(m²K) (Die Anwendung der Technik des Fensterprofils auf Tore)

Werksfoto EFA


Thermisch getrennte Ausführung (Beispiel Teckentrup SW80) U = 0,60 W/(m²K) (bez. auf 25 m² ohne Fenster) (Sandwichkonstruktion aus dem Kühlhausbau)

Werksfotos Teckentrup


Beispiel EFA-STT®: U = 5,9 bis 6,5 W/m²K: Nur für Innenanwendungen, z. B. Schleusen Schnelllauftore erhältlich bis 4 m/s Öffnungsgeschindigkeit (STR)

Tore mit hohem Transparenzanteil


Ungedämmtes Schnelllauftor hinter einer Falttoranlage Möglichkeit der Verbesserung: Tor vor Rolltor


3. Luftwandtechnik

Luftwände – energetischer Vergleich Werksfoto LWT Einsparung - 35 % gegenüber konventioneller

Torluftschleieranlage


Geschätzter Wärmebedarf einer Eingangsöffnung

Beispiel: Halleneingang 3 m x 3 m (Beispiel LWT high-speed), Hallenfläche 1000 m² A 9 m² v 0,8 m/s

V

25.920,00 m³/h

rho 1,23 kg/m³

cp

1.005,00 J/kgK

DeltaT

20,00 K

a) offenes Loch P

178,01 kW



Beispiel: Halleneingang 3 m x 3 m (Beispiel LWT high-speed), Hallenfläche 1000 m²

b) Luftwand p 2,00 kW-el

P 43,00 kW-term

Pges

45,00 kW ges.



Beispiel: Halleneingang 3 m x 3 m c) Mit Windfang A 9 m²

v mittl. 0,05 m/s

V 1.620,00 m³/h

rho 1,23 kg/m³

cp 1.005,00 J/kgK

DeltaT 20,00 K

Q 40.051.260,00 Ws/3600s

P 11,13 kW


Vergleich der Luftmengen mit dem Bedarf

Frischluftbedarf 30 m³/hPers

Besucherzahl 320 Pers/1000 m² Verweildauer 0,25 h ständig im Laden 80 Pers/1000 m²

Luftbedarf (ohne Gerüche) 2400 m³/h


U-Wert Messung von Verglasungen im Bestand

4: U-Wert von Verglasungen und Fenstern

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

vorh

er

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Mar

ktan

teil

in %

Herstellungsjahr


U-Wert Bestandserfassung bei Fenstern

www.fenstercheck.info


Das Messgerät Uglass (Vorstellung aktuell auf der Glasstec 2014)

Bestandserfassung bei Fenstern

Messung innerhalb ca. 30 Minuten an Zwei- und Dreifachscheiben auch in geneigter Lage


Verfahren 1: bei Verglasung mit ausreichender Temperaturdifferenz (links) wird der Temperaturverlauf beider Scheibenoberflächen gemessen (rechts) Verfahren 2: ohne ausreichende Temperaturdifferenz (links) wird ein einseitiger Heizimpuls aufgebracht und die Temperaturantwort der Gegenscheibe erfasst und ausgewertet



Aufgabe: Schwimmhalle wird nicht mehr warm. Liegt es an der Verglasung, Baujahr 1998?



U-Wert Bestandserfassung bei Fenstern Messprotokoll


Messgerät Uglass: Ergebnis an 6 Scheiben: Ug = 1,2 W/(m²K)


Ergebnis: Die Ursache zu niedriger Raumtemperaturen lag hier nicht an der senkrechten Verglasung. Kein Scheibentausch notwendig


Weiteres Einsatzgebiet des Uglass -Messgeräts: Gütesicherung im Neubau


Auswertesoftware Uwin (Fenster komplett)

5. Bestandserfassung bei Fenstern

Menüzeile

Ausgabebereich

Eingabebereich

Navigationspfeile

Navigationsbereich (Projektbaumstruktur)

Schnellzugriffsleiste

Informationsbereich

Aufteilung der Benutzeroberfläche






Bestandserfassung bei Fenstern 1.Menüzeile










Ausgabebereich Informationsbereich


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Documents

FENSTER, TÜREN & TORE - IHK Heilbronn-Franken · – FENSTER, TÜREN & TORE. Heilbronn, 23.10.2014. Erik Fischer . KURZ UND FISCHER . ... • den Energiebedarf für Herstellung und