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Vierfach beansprucht

Neue Fenster im Bestand – Luftdichtheit, Schallschutz, Mindestwärmeschutz und Feuchteschutz
Vierfach beansprucht

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Eine bewährte Maßnahme zur energetischen Verbesserung von Ein- oder Mehrfamilienhäusern im Bestand ist der Austausch der Fenster. So unkompliziert diese Maßnahme meist abgewickelt wird, so anspruchsvoll sind die zu beachtenden Vorgaben und Regelungen. Denn beim Fensteraustausch im Altbau gelten die gleichen Anforderungen wie im Neubau.

Dipl.-Ing. (FH) Christina Meuser,
Bauphysik und Architekturberatung, Beck+Heun GmbH

Unabhängig vom Alter und Zustand des Bauwerkes ist von einer Fenstermontage raumseitige Luftdichtheit, Schall- und Wärmeschutz zwischen Fenster und Baukörper sowie ein außenseitiger Wetterschutz zu erwarten. Bauphysikalisch geht es um Luftdichtheit, Schallschutz, Mindestwärmeschutz und Feuchteschutz. Während Luftdichtheit und Schallschutz von dem dichtschließenden Fenster erfüllt werden, benötigen Mindestwärme- und Feuchteschutz in der Regel zusätzlich Maßnahmen.

Darüber hinaus haben „neue“ und damit dichter schließende Fenster sowie deren dauerhaft luftdichter Anschluss an die umgebenden Bauteile Auswirkungen auf den Feuchtegehalt des Raumklimas. Immer wieder führt deutlich höhere Luftfeuchtigkeit zu Schimmelpilzbildung. Deshalb ist gerade beim Austausch der Fenster im Bestand das gesamte Gebäude zu betrachten.

Beanspruchungen analysieren

Fenster werden grundsätzlich von der Außenseite, von der Raumseite, aus dem angrenzenden Baukörper sowie aus dem Fenster selbst beansprucht.

Je nach Ausführung und Baujahr des Bestandsgebäudes können die Beanspruchungen unterschiedlich gewichtet sein. Entsprechend müssen diese für einen Fensteraustausch gebäudebezogen analysiert werden. Denn das Ziel einer Fenstersanierung ist ja unter anderem, dass sowohl die neuen Fenster als auch die erneuerten Bauanschlussfugen zwischen Fensterrahmenprofil und Baukörper den auftretenden Beanspruchungen dauerhaft widerstehen.

Die Kunst der Fuge

Bauanschlussfugen sind in drei Bereiche unterteilt: raumseitige Luftdichtheitsebene, zentrale Funktionsebene und außenseitige Wetterschutzebene.

Die raumseitige Luftdichtheitsebene trennt das Raumklima vom Außenklima. Zur Vermeidung von Tauwasser- oder Schimmelpilzschäden sollte die Oberflächentemperatur der Luftdichtheitsebene 12,6 ° Celsius nicht unterschreiten. Als zentraler Bereich sorgt die Funktionsebene für die Lastabtragung über Befestigungen im tragenden Baukörper und gewährleistet zugleich den Schall- und Wärmschutz. Die außenliegende Wetterschutzebene vermeidet das unkontrollierte Eindringen von Feuchtigkeit und führt eingedrungenes Regenwasser sicher und schnell nach außen ab. Eventuell auftretendes Tauwasser kann ausdiffundieren.

Vorgaben des GEG

Kommt es zum Fensteraustausch im Bestand, sind die im aktuellen Gebäudeenergiegesetz (GEG) vorgegebenen maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten (Umax) für die Bauteile Fenster bzw. Dachfenster einzuhalten.

Diese wurden von der letztgültigen EnEV übernommen und liegen bei 1,3 W/(m2K) für Fenster und 1,4 W/(m2K) für Dachflächenfenster. Einerseits dürfen diese Werte qua Gesetz nicht überschritten werden, andererseits kommt es bei Überschreitung der Umax-Werte auch nicht zu einer Verringerung des Energieverbrauches und damit der Energiekosten. Letzteres ist jedoch meist auch ein Teilziel der Fenstersanierung und wird über spezielle Förderprogramme bei entsprechenden Nachweisen zusätzlich unterstützt.

Mindestwärmeschutz für die Fugen

Für die Bauanschlussfuge bzw. die Fensteranschlussstellen zum Mauerwerk ist ebenfalls ein in DIN 4108–2 geregelter Mindestwärmeschutz zu erfüllen. So ist an der bauphysikalisch ungünstigsten Stelle der Wärmebrücke eine Temperatur von mindestens 12,6 °C einzuhalten, was einem Temperaturfaktor (fRsi) von 0,7 entspricht. Ermittelt wird die Mindesttemperatur auf Grundlage von Wärmebrückenberechnungen nach DIN EN ISO 10211 bei vorgegebenen Randbedingungen nach DIN 4108, Beiblatt 2. Kommt es zur Unterschreitung der 12,6 °C, bildet sich Tauwasser und in der Folge Schimmel.

Über den Nachweis des sogenannten Temperaturfaktors (fRsi) wird der Mindestwärmeschutz bewertet. Aus den Annahmen, dass die raumseitige Oberfläche gleichmäßig beheizt wird und die Luft weitestgehend ungehindert zirkuliert, ergibt sich der raumseitige Wärmeübergangswiderstand von Rsi = 0,13 m2K/W im Bereich des Fensters, gemäß DIN 4108 Beiblatt 2. Dieser ist bei den Berechnungen zu berücksichtigen. An Außenbauteilen wie Außenwänden oder Rollladenkästen wird ein erhöhter raumseitiger Wärmeübergangswiderstand von Rsi = 0,25 m2K/W vorgegeben.

Dauerhaft luftdicht

Ein wesentlicher Aspekt der energetischen Verbesserung eines Bestandsgebäudes ist die Reduzierung der unkontrollierten Luftzufuhr. Denn über eindringende Luft kann Feuchtigkeit in das Mauerwerk oder die Dämmung eindringen. Auf Dauer verursacht der konvektive Feuchteeintrag Bauschäden wie z.B. Schimmel. Um dies zu verhindern müssen sowohl die Umfassungsflächen als auch die Bauanschlussfugen dauerhaft luftundurchlässig ausgebildet werden. Entsprechende Planungs- sowie Ausführungsempfehlungen finden sich in der DIN 4108–7. Dazu gehören auch Ausführungsbeispiele für den Einbau eines dauerhaft luftdichten Fensters.

Kopplungsfugen zwischen Fenstern sowie Fugen zwischen Fenster und Aufsatzkasten müssen entsprechend der DIN 4108–2 eine Luftdurchlässigkeit von a 0,1 m3/m(daPa2/3) aufweisen. Dies gilt laut Norm als praktisch luftdicht.

Neben der dauerhaften Luftdichtheit ist auch für einen wirksamen Feuchteschutz der Bauanschlussfuge zu sorgen, um zu verhindern, dass unkontrolliert Feuchtigkeit in die Konstruktion eindringt.

Nutzerunabhängiger Mindestluftwechsel

Frische Luft sorgt für eine gute Raumluftqualität in Gebäuden. Mit der vorgegebenen Luftdichtheit der Gebäudehülle ist der unkontrollierte Zustrom von Außenluft (Infiltration) sehr gering geworden.

Deshalb ist eine Belüftung der Räume auf anderem Wege notwendig. Bei üblicher Nutzung stellt die natürliche Lüftung durch Öffnung der Fenster die erforderlichen Luftwechselraten sicher. Jedoch kann es aufgrund mangelnder Lüftung zu einem Anstieg der relativen Raumluftfeuchte kommen. Hier besteht auf Dauer die Gefahr von Feuchte- und Schimmelschäden. Für Neubauten ist gemäß DIN 1946–6 ein nutzerunabhängiger Mindestluftwechsel vorgeschrieben. Auch bei Bestandsbauten im EFH- und MFH-Bereich ist bei einem Austausch von mehr als einem Drittel der vorhandenen Fenster ein entsprechendes Lüftungskonzept notwendig. Hierin legt der Planer fest, wie und wann der notwendige Luftaustausch aus Sicht der Hygiene und des Bautenschutzes erfolgt.

Kritische Bereiche gezielt entschärfen

Aufgrund dichterer Fenstersysteme erhöht sich die Gefahr, dass sich im Bereich der Wärmebrücken Schimmel bildet. Davon betroffen sind Fenster- und Rollladenkastenanschlüsse sowie Außenecken, Geschossdeckeneinbindungen und Sockelanschlüsse.

Zur Vermeidung von Tauwasseranfall muss, wie bereits erwähnt, die Oberflächentemperatur an der ungünstigsten Stelle im Bereich der Wärmebrücke rechnerisch auf mindestens 12,6 °C erhöht werden. Je nach Innen- und Außentemperatur sowie der relativen Luftfeuchte kann die Oberflächentemperatur im realen Zustand abweichen.

Beim Austausch von Fenstern sind deshalb oft zusätzliche Maßnahmen zur Instandsetzung der Anschlussbereiche erforderlich. Idealerweise wird mit dem Fensteraustausch auch die Außenwand energetisch saniert. Alternativ oder ergänzend kann im Bereich der Laibung und des Sturzes ein Fensterlaibung-Sanierungsprofil angeordnet werden. Unterhalb des Fensters verhindern spezielle Fensterbankanschlusselemente die Unterschreitung des Taupunktes. Im Rollladenkasten erhöhen flexible Dämmsysteme die Oberflächentemperatur.

Um die Mindestanforderungen sicherzustellen, sind flankierende bauliche Maßnahmen zwingend erforderlich, sobald der Temperaturfaktor (fRsi) einen Wert von 0,7 unterschreitet. Selbst das Aufbringen eines WDVS oder Innendämmsystems stellen nur bedingt einen ausreichenden Mindestwärmeschutz sicher. Nicht selten liegen ohne zusätzliche Laibungsdämmung deutlich erhöhte Transmissionswärmeverluste im Bereich der Wärmebrücke vor. Erst durch die Kombination von WDVS und einer Laibungsdämmung führen die umgesetzten Maßnahmen zu ausreichend hohen Oberflächentemperaturen.

Lüftungskonzept

Zur Umsetzung eines Lüftungskonzeptes nach einem Fensteraustausch mit dichtschließenden Fenstern darf aktive Fensterlüftung seitens der Bewohner nicht eingeplant werden, da der Feuchteschutz nutzerunabhängig sichergestellt sein muss.

Erstellt wird das Lüftungskonzept unter Beachtung einer gesamten Nutzungseinheit, denn eine lüftungstechnische Maßnahme aus einem Raum wirkt sich immer auf die anderen Räume aus. Das gilt auch für ein mit einem Abluftsystem ausgestatten innenliegenden Bad ohne Fenster. Als passende lufttechnische Maßnahmen können in die Außenhülle integrierte Schächte, Ventile oder eine ventilatorgestützte Lüftung genutzt werden.

Grundsätzlich erzeugt das Absaugen von Luft Unterdruck im Raum. Eine ventilatorgestützte Lüftung, wie zum Beispiel ein dezentrales Lüftungssystem, kann mithilfe des Luftaustauschs den Unterdruck wieder ausgleichen. Bei der Erstellung des Lüftungskonzeptes ist die Luftdichtheit der Hüllkonstruktion der gesamten Nutzungseinheit zu beachten.

Standortbezogene Zusatzmaßnahmen

Lüftungstechnische Maßnahmen sind immer dann notwendig, wenn der Luftvolumenstrom durch Infiltration kleiner ist als der für den Feuchteschutz notwendige Luftvolumenstrom.

Um zu prüfen, ob eine lüftungstechnische Maßnahme notwendig ist, müssen zunächst der Standort, die Anzahl der Geschosse, Höhe, Fläche und das Wärmeschutzniveau des Gebäudes ermittelt werden. Aus dem Gebäudestandort und der in der DIN 1946–6 hinterlegten Windkarte vom Deutschen Wetterdienst kann ermittelt werden, in welchem Windgebiet sich die jeweilige Nutzungseinheit befindet. Es gilt die Faustregel: je mehr Wind, desto größer die natürliche Infiltration. Anhand der Diagramme, die auf Grundlage der Berechnungsvorgaben der DIN 1946–6 erarbeitet wurden, lässt sich überprüfen, ob eine zusätzliche lüftungstechnische Maßnahme notwendig ist.

In den Diagrammen werden sowohl die notwendigen Luftvolumenströme zum Feuchteschutz als auch die Luftvolumenströme durch Infiltration dargestellt. Unterschieden wird zudem zwischen eingeschossigen und mehrgeschossigen Nutzungseinheiten jeweils in windstarken oder windschwachen Gebieten. Eingeschossige Nutzungseinheiten kommen in Mehrfamilienhäusern und mehrgeschossige Nutzungseinheiten in Einfamilienhäusern vor.

Bei einem Fensteraustausch in einem Altbau in einem windschwachen Gebiet, wie zum Beispiel Kassel, ist immer eine lüftungstechnische Maßnahme erforderlich – egal wie viele Geschosse die Nutzungseinheit besitzt. Hingegen ist in windstarken Gebieten, wie zum Beispiel in Hamburg, eine zusätzliche Maßnahme nur bei eingeschossigen Nutzungseinheiten mit einer Nutzfläche bis ungefähr 73 m2 und bei mehrgeschossigen bis ungefähr 35 m2 erforderlich. Sind die Nutzungseinheiten größer, wird keine zusätzliche lüftungstechnische Maßnahme benötigt.

Fensteraustausch mit Konzept

Mit dem Austausch der Fenster in Bestandbauten kann die energetische Bilanz des jeweiligen Gebäudes verbessert werden. Zugleich wird mit den neuen Fenstern in das gesamte bauphysikalische System eingegriffen. Das betrifft im besonderen Maße die Wärmebrücken in den Bauanschlussfugen sowie den Feuchtegehalt der Raumluft. Um mögliche Folgeschäden durch Feuchtigkeit oder Schimmel zu verhindern, sind die genannten Aspekte bereits vor der Sanierung der Fenster objektbezogen zu analysieren und durch zusätzliche Maßnahmen zu entschärfen.


Mehr zum Thema

  • Planungsaufgabe
    Rollladenkasten im Bestand

www.hier.pro/bba_rollladen_im_Bestand


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