VAMOS - Vakuumglas-Kastenfenster: Performance-Monitoring in Sanierungsprojekten

Status

abgeschlossen (September 2022)

Ausgangssituation, Inhalte und Ergebnisse

Das Projekt VAMOS (das Akronym steht für „Vakuumglas-Kastenfenster: Performance - Monitoring in Sanierungsprojekten") befasst sich mit der Sanierung von Kastenfenstern mittels dem innovativen Glasprodukt Vakuumglas. Dazu wurden für unterschiedliche Kastenfenstertypologien (z.B. Pfostenstock-Kastenfenster, Leistenpfostenstock-Kastenfenster, Rahmenpfostenstock-Kastenfenster, Doppelrahmenstock-Kastenfenster) und unterschiedlich intensive Interventionsgrade (von „kosmetischen", minimalinvasiven Maßnahmen bis zur kompletten Fensterrekonstruktion/Neuerrichtung) Sanierungsvarianten für Kastenfenster unter Verwendung von Vakuumglas konzipiert, mittels Labormessungen und Simulationsuntersuchungen evaluiert und optimiert, konstruiert und in realen Einbausituationen eingebaut, sowie einem detaillierten und umfassenden (Performance-) Monitoring unterzogen. Die hierbei observierten Aspekte waren die für die Bewertung der Fensterperformance wesentlichen Aspekte wie z.B. Oberflächentemperatur an kritischen Punkten, relative Luftfeuchtigkeit (und damit Kondensat-Neigung bzw. Taupunkte), sowie weitere objektive und subjektive Performancekriterien. Österreichweit (sowie im D-A-Ch-Bereich) handelt es sich mit diesen Maßnahmen und Bemühungen um die ersten, umfassend wissenschaftlich begleiteten Fenstersanierungs-Realisierungen / Demonstrationen mit Vakuumgläsern in (zum Teil denkmalnahen, d.h. baukulturell sensiblen) Bestandsobjekten bzw. Sanierungen.

Unter dem Begriff Vakuumgläser (bzw. Vakuumisolierglas) versteht man landläufig zweischalige Glaskonstruktionen, die einen evakuierten Zwischenraum besitzen. Solche Gläser haben durch den weitestgehenden Entfall (bzw. Minimierung) der Wärmetransportmechanismen Wärmeleitung („Conduction") und Konvektion („Convection") eine ausgezeichnete thermische Performance (U_g-Werte von 0,4 – 0,7 W.m^-2.K^-1). Jedoch erfordern solche Gläser durch ihre spezielle Konstruktionsform (Wärmebrücken durch Randverbund und Abstandhalter) beim Einsatz in Bestandskonstruktionen auch eine detaillierte Planung und Bewertung (z.B. Risikoabschätzung des Kondensationsrisikos). Im Sondierungsprojekt VIG-SYS-RENO (vergleiche Endbericht des FFG-Projektes Nr. 845225), welches die Basis dieses kooperativen F&E-Projekts darstellt, konnte die prinzipielle Anwendbarkeit von Vakuumgläsern in Kastenfenstern bewiesen werden, jedoch damals durch die zeitlichen und wirtschaftlichen Randbedingungen noch keine Umsetzung unter Realbedingungen bewerkstelligt werden. Gerade eine solche ist aber erforderlich, um letztlich über die wahren Potentiale und einzugehenden Risiken beim Einsatz von Vakuumgläsern entscheiden zu können.

Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den Vorprojekten VIG-SYS-RENO, MOTIVE und FIVA wurden für unterschiedliche Kastenfenstertypen und unterschiedliche Einbausituationen zunächst Sanierungsvarianten konzipiert. Diese Konstruktionen wurden einer rigorosen Testreihe sowohl virtueller, wie auch physischer Natur unterzogen, um dann eine Entscheidung für einen entsprechenden Bau und einen entsprechenden Einbau zu treffen. Knackpunkte bei solchen Bemühungen sind unter anderem in der Frage kumuliert, ob die Vakuumgläser auf der Innen- oder auf der Außenseite des jeweiligen Kastenfensters zu montieren sind, bzw. wie die Rahmen-Geometrien und Anschlussdetails auszusehen haben. Diese Frage muss grundsätzlich vor dem Spiegel der architektonischen Erscheinungsform (die in den meisten Fällen als erhaltenswerte Priorität zu betrachten sein wird) und den Performance-Implikationen untersucht werden. Dies wurde für die im Projekt untersuchten und modifizierten Fenster vorgenommen. Darüber hinaus wurden zahlreiche Testserien hinsichtlich Gebrauchstauglichkeit und bauphysikalischer Performance (Hygrothermische Performance, Akustische Performance) durchgeführt.

Bei den Demonstrationen unter Realbedingungen wurden in sechs Gebäuden jeweils geeignete Fenster ausgewählt. In der Mehrzahl der Fälle wurden jeweils Test-Fenster (zumeist 2 mit unterschiedlicher Konfiguration des Vakuumglases innen bzw. außen) und Kontroll-Fenster (i.d.R. ein Fenster im Originalzustand ohne Modifikation) bestimmt, die alle mit weitestgehend identem, auf die jeweilige Situation zugeschnittenem Monitoring Equipment ausgestattet wurden. Die Modifikationen der Fenster waren sowohl in der Einsatzebene des Vakuumglases (Innen/Außenflügel) wie auch in den jeweiligen Randbedingungen (vorherrschendes Mikroklima, Nutzung der Räumlichkeiten, Einbausituation der Fenster, Typ des Kastenfensters) verschieden. In einem Fall wurden alle Fenster des Bauwerks durch einen Wunsch der Bauherren bei der tatsächlich stattfindenden Bauwerkssanierung mit einer Vakuumglasausstattung getauscht, so dass kein Kontrollfenster vorhanden war. Bei dem Monitoring wurden unterschiedliche Detaillierungsgrade durchgeführt (die als „Standard" und „detailliert" bezeichnet wurden). Um auch subjektive Einschätzungen und Beobachtungen zu erfassen, wurde auch auf andere Datenerfassungsmaßnahmen, wie dem Protokollführen hinsichtlich Auftretens von Kondensat, zurückgegriffen.

Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass trotz der – im Vergleich zu „neuen", spezifisch auf die Charakteristika des Vakuumglases hin optimierte Fenster (vergleiche Endbericht des Forschungsprojektes FIVA unter www.nachhaltigwirtschaften.at) – nicht ganz optimalen bauphysikalischen Randbedingungen hinsichtlich Überdeckung der Wärmebrücke Glasrandverbund, es kaum zu negativen Einflüssen durch die Integration des Vakuumglases kommt. Vielmehr zeigt sich eine signifikante Reduktion des Wärmeverlustes durch das jeweilige Fenster. Es muss an dieser Stelle aber darauf hingewiesen werden, dass ein Einsatz der Vakuumgläser in Kastenfenstern allein schon durch die Vielzahl an Parametern (Material von Wand und Fenstergewände, Position der Flügel relativ zu Innen- und Außenoberfläche, Vorhandensein von Dichtungen oder nicht, unterschiedliche Temperatur- und Feuchtebelastungen durch verschiedene Außenklima sowie unterschiedliche Innenraumnutzungen, Vorhandensein von Heizsystemen, etc.) detailliert hochbautechnisch und baukonstruktiv mit entsprechendem Fachpersonal (Bauphysik, Holz- und Fensterbau, Tischlerhandwerk, Architekt) zu planen ist, um eine dauerhafte Konstruktion einerseits und stark reduzierte Wärmeverluste unter Beibehaltung der attraktiven Hochleistungskonstruktion „Kastenfenster" andererseits sicherzustellen. Das Projekt hat gezeigt, dass Kastenfenster unter Verwendung von Vakuumglas zu wärmetechnisch guter Performance im Spiegel der Reduktion von Wärme und damit der Vermeidung von Emissionen und Energieverbrauch optimiert werden können. Die Ergebnisse des Projektes wurden in diesem Bericht, in zahlreichen Publikationen, sowie in einer rudimentären Entscheidungshilfe für interessierte Stakeholder zusammengestellt.

• Projektleitung: Senior Scientist Dipl.Ing. Dr.techn. Ulrich Pont - TU Wien, Forschungsbereich Bauphysik und Bauökologie, Institut für Architekturwissenschaften
• Assoc. Prof. DDI. Dr. techn. Matthias Schuss
• Univ. Ass. DI. Magdalena Wölzl, BSc

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Holzforschung Austria - Österreichische Gesellschaft für Holzforschung
• Ernst Prohaska - Gepr. Restaurator im Tischlerhandwerk, Tischlermeister
• Schaden Fenstersanierung GmbH
• Alois Svoboda GmbH
• Tischlerei Alois Winkler
• Zoller-Prantl Gesellschaft m.b.H Tischlerei
• AGC Glass Europe saDept. New Business Development - Fineo

Senior Scientist Dipl.Ing. Dr.techn. Ulrich Pont
Abteilung Bauphysik und Bauökologie, TU Wien
Karlsplatz 13/4
A-1040 Wien
Tel.: +43 (1) 58801/27033
E-Mail: ulrich.pont@tuwien.ac.at
Web: www.bpi.tuwien.ac.at