Fenstervergleich-Messkonzept für den lokalen Vergleich von Sanierungsvarianten historischer Kastenfenster zur Bewertung ihrer energetischen Qualität
Projektdurchführung
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW)
FB 1 Regenerative Energie
Wilhelminenhofstr. 75 A
12459 Berlin
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Die energetischen Potentiale des Kastenfenster mit seinen kontrovers diskutierten Sanierungsvarianten in einem Reallabor in-situ aufzuzeigen, zu belegen und für die Öffentlichkeit nutzbar zu machen sowie ein übertragbares Messkonzept zu entwickeln, ist Gesamtziel dieses Vorhabens.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAP 01 Grundlagenermittlung für die Messungen Standort Aufbau und Inbetriebnahme
-> Standort und Einbindung der Nutzenden
AP 02 Durchführung der energetischen Untersuchungen (HTW)
AP 03 Entwicklung Messkonzept
AP 04 Vorbereitung Messaufbau
AP 05 Messbetrieb Rastermessung
AP 06 Datenbank, Auswerten der Daten
AP 07 Numerisches Modell, AnsysFluent, Simulation IDA ICE
AP 08 Testbetrieb vereinfachter Messaufbau
AP 09 Dokumentation, Rückbau
Ergebnisse und Diskussion
Das Ziel des Forschungsprojektes Fenstervergleich-Messkonzept für den lokalen Vergleich von Sanierungsvarianten historischer Kastenfenster zur Bewertung ihrer energe-tischen Qualität, war es die Leistungskennwerte von Verglasungssystemen lokal zu ermitteln. Das Kastenfenster (KF) mit seinem breiten Scheibenzwischenraum (SZR) wurde dafür detailliert untersucht.
Lokale Randbedingungen wie das Wetter und die Umgebungsbebauung sowie das Raumklima finden sich in den Messergebnissen wieder. Der Einfluss der effektiven Randbedingungen auf die Messungen wird in den dargestellten Ergebnissen ersichtlich. Für die normativ identischen Verglasungssysteme zeigen sich bei lokaler Messung die Einflüsse der dynamischen Randbedingungen deutlich. Die Topografie hat dabei bspw. einen entscheidenden Einfluss auf die solaren Gewinne und damit auf den effektiven g-Wert. Auch die Dynamik der Windgeschwindigkeit vor dem Fenster zeigt sich in den Messergebnissen und beeinflusst im SZR und vor dem Fenster die Wärmedurch- und Wärmeübergangswiderstände, die in der Summe wiederum den Gesamtwärmedurchlasswiderstand und damit den effektiven Wert für U beeinflussen.
Es zeigt sich, dass die punktuelle Einzelmessung in der Mitte des Verglasungssystems repräsentativ auf die Verglasungsfläche übertragen werden kann. Für den Messzeitraum am lokalen Standort im Berliner Gebäudebestand (3. und 4. OG) zeigten sich geringe solare Gewinne und adäquat zum Verglasungssystem passende Verluste. Hohe solare Gewinne, wie sie sich bei Südausrichtung in unverbauter Lage generieren lassen, sind in dieser städtischen Bebauungsstruktur nicht möglich. Die Topografie hat gerade für die während der Heizperiode tiefer stehende Sonne großen Einfluss auf die solaren Gewinne. Die Weiterentwicklung und Anwendung des Prototyps zur kalorimetrischen Messung am Verglasungssystem müssen in nächsten Schritten für eine breite Praxisanwendung überführt werden.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Das Projekt wurde mit Poster am 30.10.2023 auf der ABS in Bern vorgestellt.
Die Bewerbung für die Woche der Umwelt (2024) wurde von der DBU abgelehnt.
Eine Projektvorstellung erfolgte am 29.05.2024 bei der Research School (
https://www.f1.htw-berlin.de/forschen/veranstaltungen/#c107001)
Fazit
Im Forschungsprojekt Fenstervergleich-Messkonzept sollte die lokale Messung an Verglasungen und hier speziell das Kastenfenster mit seinem breiten Scheibenzwischenraum untersucht werden. Die Anforderung an die Messung sollte im Hinblick auf die Komplexität des Fenster- und des Verglasungssystems getestet werden. Es hat sich gezeigt, dass die effektiven messbaren Kennwerte im Mittel, d. h. im bewertbaren Spektrum nah bei den nominalen Kennwerten liegen. Im Hinblick auf die Strömung im Scheibenzwischenraum des Kastenfensters zeigt sich, dass die Dynamik in Bezug auf die Temperaturschichtung Einfluss auf den Wärmedurchgang hat. Es zeigt sich auch, dass dieses Phänomen durch die Vorgaben für eine Messung des U-Wertes erfasst wird, da die Standardabweichung für Messungen der Messreihe zum Mittelwert dann zu groß wäre. Für die detaillierte Messung der Wärmestromdichte über die Höhe des Verglasungssystems ergibt sich aus dem Mittelwert der Gesamtmessung eine geringe Abweichung zum Effektivwert der Messung aus der Mitte der Verglasung.