In einer Serie mit dem BMUB präsentieren wir Projekte aus der Bauforschung. In Teil 28 geht es um „vorgefertigte Sanierfenster mit integrierter Technik“.

Die Fenstermaschine

Außenwandkonstruktionen und Wärmeschutzverglasungen sind heute energetisch hochwertigund ausgereift. Schwachpunkt des Systems Lochfassade ist der Anschluss des Fensterrahmens zu Wand und Dämmung. Der Bauablauf beim konventionellen Fenstertausch wird durch die Schnittstellen zwischen den beteiligten Gewerken an geometrisch und bauphysikalisch anspruchsvollen Stellen erschwert.Beanstandungen in diesem Bereich sind einer der häufigsten Gründe für juristische Auseinandersetzungen am Bau.

Überblick & Ziele

Das Forschungsprojekt „Vorgefertigte Sanierfenster mit integrierter Technik“ am Lehrstuhlfür Baukonstruktion und Baustoffkunde klärt die Frage, wie bei der energetischen Sanierung möglichst viele Anforderungen in ein funktional erweitertes Fensterelement eingebunden werden können.Neben fenstertypischer Technik erfolgt außerdem die Einbindung von Gebäudetechnik in das Fensterelement. Durch die Integration von Sonnen-, Blend- und Intrusionsschutz, Lüftunhg/Wärmetauscher, Elektrifizierung/ Gebäudeautomatisierung  und Austritten/Balkonen  zu einem vorgefertigten Bauteil mit hoherästhetischer Qualität, der „Fenstermaschine“, sollen ein schnellerer, für die Bewohnerstörungsminimierter Bauablauf, niedrigere Kosten sowie eine höhere Bauqualität erreicht werden.

Gebäude aus den 1950-er bis 1970-er Jahren stellen den Schwerpunkt des Sanierungsbedarfs in Deutschland dar. Aus diesem Grund, aber auch aufgrund der Anwendbarkeit der industriellen Vorfertigung auf den Gebäudebestand aus dieser Zeit geht das Forschungsprojekt von typischen Bestandsgebäuden aus dieser Zeit aus, an denen bisher noch keine energetischen Verbesserungsmaßnahmen durchgeführt wurden.

Den Fassaden dieser Gebäude liegen meist einfache Geometrien zugrunde.Die Fensteröffnungen sind in der Regel auf wenige verschiedene Formate je Gebäude beschränkt, die Ausführungen folgen in den Details meistens den gleichen Prinzipien. Diese Fassaden sind daher für eine Vorfertigung der Fensterelemente prädestiniert. Ähnlich dem Prinzipeiner Modellreihe im Automobilbau gibt die Maximalausstattung die Form vor, die Einzelkomponenten werden je nach gewünschter Ausstattung eingebaut. Dem Gedanken der Vorfertigung folgend ist das Fenster als integraler Bestandteil des Elements geplant. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde die Variantenauswahl über mehrere Rundenauf drei Varianten reduziert. Gleichzeitig wurden drei Lösungenfür die Lüftung ausgewählt und den drei Prototypen zugeordnet.

Variante 1

Das putzbündige Ganzglasfenster öffnet nach außen, wodurch der Fensterrahmen größer als die Maueröffnung des Bestandes sein kann. Das Tageslicht fällt annähernd über die gesamte Rohbauöffnung ein so, daß bei einem Standardfenster von 1,5 x 1,25m ein Tageslichtzugewinn von ca. 30% erzielt wird. Zu- bzw. Abluftanschlüsse wer- den für eine Versorgung der Räume über Lüftungskanäle in der Dämmebene vorgesehen. Eine zentrale Lüftungsanlage versorgt mehrere Räume, beziehungsweise mehrere Wohnungen.

Variante 2

Eine aufgesetzte Fasche erhöht das verfügbare Volumen für integrierte Technik und erleichtert die Montage und Wartung. Die sichtbare Einfassung des Fensters integriert unter anderem ein neu entwickeltes dezentrales Lüftungs- gerät auf der Basis bestehender Produkte des Industriepartners so dass keine Eingriffe in die Rohbausubstanz erforderlich sind.

Variante 3

Die Weiterentwicklung des Sanierelements des Industriepartners integriert das neue Fenster und alle technischen Komponenten in der Dämmebene. Die Lüftung erfolgt über ein neu entwickeltes dezentrales Lüftungsgerät, das auf einem regenerativen, aus ca. 90 voneinander getrennten Strömungsebenen bestehenden Enthalpiewärmetauscher mit Wärme- und Feuchterückgewinnung  basiert und einige Vorteile hat: So entsteht ein hoher Komfort im Winter dadurch, dass die Luft nicht zu trocken werden kann. Der Baubarkeit kommt entgegen, dass kein Kondensatablauf nötig ist.

Fazit

Die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Fenstermodule ist stark an die Komplexität der integrierten Technik gekoppelt. Wo neben der fenstertypischen Technik zusätzlich Gebäudetechnik in das Fensterelement eingebunden wird, können Eingriffe in die Bausubstanz ebenso wie die damit verbundenen Störungen der Bewohner erheblich reduziert werden. Insbesondere die Aspekte der Vorfertigung und Baubeschleunigung machen die Fenstermaschine auch für den Neubau interessant.

In der nächsten Phase ist beabsichtigt, eine der Varianten an einem Demonstrationsprojekt zu erproben.

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