Forschungsprojekt - Holzfenster 2012

Nachhaltige Optimierung von Holzfensterprofilen zur Erreichung der Anforderungen der EnEV 2012


Ausgangssituation

Durch die im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) verschärften Anforderungen an den Wärmeschutz von Bauobjekten müssen Fenster- und Außentürelemente bezüglich des Wärmedurchgangsko­effizienten (Uw-Wert) verbessert werden. Die im Rahmen der EnEV 2009 geforderten Werte können dabei noch vergleichsweise einfach unter Beibehaltung der Fensterkonstruktionen gemäß DIN 68121 zusammen mit optimierten Dreifachverglasungen erreicht werden.

Die geplanten erhöhten Anforderungen der EnEV 2012 sowie weitere zukünftige Verschärfungen werden jedoch nicht allein durch Verbesserungen im Bereich der Verglasung erreichbar sein, sondern erfordern eine deutliche Verbesserung des Uf-Wertes der Rahmen. Bisher existiert hierzu eine Reihe von Konzepten, die jedoch meist unter reiner Betrachtung eines verbesserten Wärmeschutzes entwickelt wurden und für eine industrielle Großfertigung oftmals nur vereinzelt geeignet sind.

Eine allgemeinverbindliche, ganzheitliche Betrachtung, die auch statische Gesichtspunkte, dauerhafte Konstruktionsdetails sowie Belange der Nachhaltigkeit berücksichtigt, fehlt bisher. Daher gilt es, sich gezielt auf die zukünftigen Anforderungen der EnEV 2012 vorzubereiten und rechtzeitig durch die Entwicklung und Bewertung von Konzepten Lösungsmöglichkeiten für die erhöhten Anforderungen zu finden.

Zielsetzung

Die Projektarbeit diente zur Vorbereitung und Umsetzung der sich, im Rahmen der EnEV 2012 abzeichnenden, verschärften wärmetech­nischen Anforderungen. Ziel des Forschungsvorhabens war es, Konzepte für eine Optimierung des Wärmeschutzes von Holzfenster­profilen, unter Berücksichtigung aller fenstertechnischen Anforderungen, zu erarbeiten.

Im Rahmen der Projektarbeit sollten dabei primär trennbare Verbundkonstruktionen betrachtet und untersucht werden. Da eine einseitige wärmetechnische Optimierung dabei nicht ausreicht, ist es notwendig, zahlreiche weitere Aspekte mitzubetrachten. Im Wesentlichen geht es hierbei um Problemstellungen, die sich bei der Integration von Dämmstoffen in Holzfensterprofile ergeben.

Neben den grundsätzlichen Systemfragen, d. h. mögliche Fenstertypen, Öffnungsarten etc. sind dies Fragestellungen zur Fügetechnik, Gebrauchs­tauglichkeit, statischen Belastbarkeit, Dauerhaftigkeit, Verglasung, Beschlagstechnik, Abdichtung sowie zu den Funktionseigenschaften der Konstruktion.

Ergebnisse

Zur wärmetechnischen Verbesserung von reinen Massivholzquerschnitten liefert die Integration von Dämmstoffen in die Blendrahmen eine einfache, aber effektive Lösung bei relativ geringem fertigungstechnischen Aufwand. Das Konzept ist sehr flexibel und kann auch von handwerklich orientierten Herstellern angewendet werden. Die entsprechende Lösung sieht Flügelrahmen ohne Dämmstoffabschnitte vor. Diese können in diesem Fall auf einen minimal möglichen Querschnitt ausgelegt werden. Das Konzept „Dämmstoffe im Blendrahmen" hat sehr geringen Einfluss auf gestalterische Aspekte und die Machbarkeit unterschiedlicher Fenstertypen.

Gute Erfolgsaussichten zu wärmetechnischen Verbesserungen von Holzfenstern bietet auch der Einsatz von modifizierten Hölzern bzw. Hölzern mit geringer Rohdichte und niedriger Wärmeleitfähigkeit. Diese könnten zur wärmetechnischen Verbesserung, z. B. im Mittelbereich von Fensterkanteln eingesetzt werden. Ein möglicher Verzicht auf den Einsatz von Kunst- bzw. Dämmstoffen bringt in diesem Fall Vorteile bei Konstruktion, Fertigung und Entsorgung. Zudem geht davon nur sehr geringer Einfluss auf gestalterische Aspekte und die Machbarkeit unterschiedlicher Fenstertypen aus. Darüber hinaus besteht dabei die Möglichkeit zur Verbesserung aller Bauteile eines Fensters (z. B. Pfosten, Riegel, Sprossen etc.). Die im Vorhaben untersuchten Konstruktionen mit wärmetechnischen Verbesserungen zeigten nur geringen Einfluss auf die maßgeblichen Leistungseigenschaften der Fenster. Eine Kombination der Konzepte „Dämmstoffe im Blendrahmen" mit Konzept „modifizierte Hölzer" erscheint in vielen Bereichen als besonders interessant.

Die Holzeigenschaften von thermisch modifizierten Hölzern (z. B. thermisch modifizierte Pappel) sind nach den Erkenntnissen der orientierenden Untersuchungen des Vorhabens sehr vielversprechend. Um eine Eignung von Hölzern für die Fensterstellung abschließend nachzuweisen, müssen jedoch eingehendere Untersuchungen folgen und der erfolgreiche Einsatz der Materialien in der Praxis nachgewiesen werden.

Großes Entwicklungspotential wird auch in innovativen Verglasungssystemen bzw. in Konstruktionen von Integralfenstern gesehen. Integral­lösungen ermöglichen eine Minimierung der Ansichtsbreiten und damit Vorteile sowohl aus gestalterischen als auch aus wärmeschutztechnischen Gesichtspunkten. Der innerhalb der Projektarbeit gefertigte und untersuchte Prototyp zeigte vielversprechende Leistungseigenschaften, ausreichende statische Eigenschaften sowie sehr gute wärmetechnische Eigenschaften. Beim Einsatz des Mehrscheibenisolierglases inklusive des Verbindungsrahmens als Zulieferprodukt wird dabei eine einfache und schnelle Verglasung der fertigen Konstruktion ermöglicht. Einschränkungen solcher Fertigungsvarianten ergeben sich in den konstruktiven Möglichkeiten bzw. Konstruktionen. Lösungen für Schalenfenster scheitern oftmals an passenden Verbindungsmitteln, bieten aber großes Entwicklungspotenzial.

Projektinformationen


Projektleiter:
Dipl.-Ing. (FH) Benno Bliemetsrieder

Projektmitarbeiter:


Projektlaufzeit:
03/2009 bis 06/2011

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Projektpartner