Diese U-Werte werden im neuen GEG relevant: Auswirkungen auf die Fenster-Konstruktionen

Um die nationalen und europäischen Klimaziele zu erreichen, müssen die Anforderungen für den Gebäudebereich angepasst werden. Die energetischen Mindestanforderungen müssen sich dabei an der EPBD European Performance of Buildings Directive orientieren, in der bereits 2018 erhöhte energetische Anforderungen an Gebäude gefordert wurden. Deshalb will die Bundesregierung das Gebäudeenergiegesetz GEG in zwei Schritten (2023 und 2025) ändern. Im ersten Schritt (2023) werden die Anforderungen für die Bestandssanierung unverändert bleiben und nur für neue Gebäude Verschärfungen eingeführt. Im zweiten Schritt (2025) ist eine grundlegende Überarbeitung geplant, bei der auch die solaren Gewinne transparenter Bauteile berücksichtigt werden sollen.

Gemäß der ab dem 1. Januar 2023 geltenden ­Novellierung des GEG sind folgende Aspekte für die Planung und den Einsatz von Fenstern, Türen und Verglasungen relevant:

• Verringerung des Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von 75 % auf 55 % (GEG § 15 Abs. 1 mit Anlage 1 „Referenzgebäude“). Dies entspricht einer Reduktion von ca. 26 %. Für 2025 ist dann eine weitere Reduzierung auf den Standard EH40 geplant (weitere Reduktion um 27 %).
• Anpassung des vereinfachten Nachweisverfahrens (GEG-easy) für Wohngebäude nach Anlage 5. Dieser Nachweis kann nur noch für regenerative Heizsysteme und der Verwendung einer Lüftungsanlage angewendet werden. Zudem werden konkrete Anforderungen an Bauteile formuliert, beispielsweise für Fenster und sonstige transparente Bauteile U_w ≤ 0,90 W/(m²·K), Dachflächenfenster U_w ≤ 1,0 W/(m²·K), Türen (Keller- und Außentüren) U_D ≤ 1,2 W/(m²·K), Lichtkuppeln und ähnliche Bauteile U ≤ 1,5 W/​(m²·K), spezielle Fenstertüren mit Klapp-, Falt-, Schiebe- oder Hebe­mechanismus) U_W ≤ 1,4 W/(m²·K), sowie die Vermeidung von Wärmebrücken ΔU_WB ≤ 0,035 W/(m²·K).

Die Chancen zur Verringerung des Energieverbrauchs durch solare Gewinne sowie Gebäudeautomation (Sonnenschutz, Lüftung, Fensteröffnung, Beleuchtung, etc.) werden im aktuellen GEG nicht berücksichtigt. Die EPBD geht hier bereits weiter und „belohnt“ einen erhöhten Grad an Digitalisierung, Monitoring sowie Gebäude­automation. In den Förderprogrammen der BEG können Investitionen in die Gebäudeautoma­tion auch als Einzelmaßnahmen gefördert werden, beispielsweise Komponenten zur Automation von Verschattung, Lüftung und Beleuchtung (z. B. Luftqualitätssensoren, Fensterkontakte, Präsenz- und Beleuchtungssensoren, etc.).

Konsequenzen für U-Werte von Fenstern und Verglasung

Die Zielsetzung des GEG ist, den Höchst­wert des Jahres-Primärenergiebedarfs eines Gebäudes zu limitieren, um Energie einzusparen. Wenn Bauteile (Fenster, Türen, Fassaden, etc.) mit einem schlechteren U_W-Wert als dem Referenzwert eingebaut werden, müssen die höheren Wärmeverluste z.B. durch eine verbesserte Anlagentechnik oder durch niedrigere U-Werte anderer Bauteile (Dach, Wand, Boden etc.) ausgeglichen werden. Die Zielsetzung des GEG ist daher, für jede Bauaufgabe einen passenden und wirtschaftlichen Mix aller Maßnahmen zu ermöglichen.

Wenn ein Gebäude eine ideale Dachfläche und Ausrichtung für den Einsatz von PV-Anlagen hat oder regenerative Fernwärme bezieht, kann der Wärmeschutz etwas schlechter ausfallen oder umgekehrt. Problematisch ist aber, dass im GEG die solaren Energiegewinne während der Heizperiode nicht berücksichtigt werden. Eine Bewertung von Fenstern, Fassaden und Verglasungen nur nach dem U-Wert kann daher schnell zu einer energetischen Fehlplanung von Gebäuden führen, weil die Fensterflächen reduziert werden.

Aufgrund der seit dem 1.1.2023 geltende Verschärfung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) für alle Neubauten auf den Effizienzhaus 55 Standard (EH55) stellt sich die Frage, welche U-Werte für Fenster, Verglasungen und Fassaden sinnvoll bzw. notwendig sind, um die höheren Anforderungen an ein neues Gebäude zu erfüllen.

Die Basis für die Dämmstandards ist das Referenzgebäudeverfahren nach dem GEG. Seit Januar 2023 ist der Jahres-Primärenergiebedarf von Neubauten pauschal auf 55% des Referenzgebäudes reduziert. Für Fenster und Fenstertüren in Wohngebäuden und Nichtwohngebäuden (mit Raumtemperatur ≥ 19 °C) gilt für den „nominalen“ Referenzwert ein U_W von 1,3 W/(m²K). ­Eine proportionale Reduzierung der U_W-Werte für Fenster analog zum Jahres-Primärenergiebedarf würde zu technisch sehr schwer zu realisierenden und vollkommen unwirtschaftlich Konstruktionen führen.

Beim Niveau EH55 würde sich bei proportionaler Reduzierung der U-Werte eine „theoretische“ Anforderung an das Fenster von U_W = 0,72 W/​(m²K) ergeben. Mit den heute üblichen Rahmenprofilen und Verglasungen ist dieser Werte nur schwer und unter hohen Kosten erreichbar. Bei Fenster mit Sonderverglasungen wie z. B. für Schallschutz, Einbruchhemmung oder Absturz­sicherung sind diese U-Werte in den meisten ­Fällen gar nicht mehr möglich.

Deutliche Mehrkosten für die niedrigen U_W-Werte

Diese extrem niedrigen U_W-Werte verursachen deutliche Mehrkosten, die in keinem wirtschaftlichem Verhältnis zu den möglichen Einsparungen von Energie und CO₂-Emissionen stehen. Die heute bereits verfügbaren hochwärmedämmenden Fenster mit einem U_w-Wert von 0,8 W/(m² K) werden schon seit vielen Jahren erfolgreich in Niedrigenergie-, Passiv- oder Energieplushäusern eingesetzt. Durch die erzielbaren solaren Gewinne (im Wesentlichen auf der West-/Ost- und Südseite von Gebäuden) leisten moderne Fenster mit einer effizienten 3fach-Verglasung deshalb einen wichtigen Beitrag für die Einsparung von CO₂-Emissionen im Gebäudebereich. Das gilt in gleicher Weise für den Neubau wie für die energetische Sanierung.

In der H’T-Anforderung des GEG 2023 sind die nutzbaren solaren Wärmeeinträge nicht berücksichtigt. Gerade bei regenerativer Wärmeerzeugung ist die H’T-Anforderung die „Führungsgroße“ für die Ausführung der Gebäudehülle, so dass die Identifizierung einer energetisch optimalen Lösung damit nicht möglich ist – schlimmstenfalls werden Fensterflächen verkleinert (H’T-Wert „verbessert“ sich) und der Energiebedarf wird hierdurch erhöht (Reduzierung der solaren Gewinne).

Deshalb bietet die proportional reduzierte Referenzausführung gemäß dem GEG 2023 keine sinnvoll baubare Lösung zur Erfüllung der energetischen Anforderungen. In der praktischen Nutzung sind moderne Wärmeschutzfenster in Süd-, West- und Ost-Einbaulagen mit einem U_W-Wert von 0,80 – 1,0 W/(m² K) aufgrund der solaren Gewinne in der Heizperiode (Oktober – März) meistens energieneutral – das heißt die Wärme­verluste werden durch die solaren Energie­gewinne kompensiert oder übertroffen, so dass der Heizenergiebedarf sogar verringert wird.

Ausblick GEG 2025

Aus politischen Gründen ist eine grundlegende Überarbeitung des GEG erst für 2025 geplant, um eine wirksame Reduzierung der Treibhausgas­emissionen (THG) für bestehende und neue Gebäude bei Betrieb und Errichtung zu erreichen. Um bis 2045 einen THG-neutralen Gebäude­bestand sowie eine effiziente Nutzung der erneuerbaren Energien (EE) zu erreichen, muss die Gebäudehülle möglichst kosteneffizient optimierbar sein, damit die energetische Sanierung nicht an den Kosten scheitert. Dabei sollen auch die solaren Gewinne angemessen berücksichtigt werden, deren positiver Effekt in Passiv-, Niedrigenergie- oder Nullenergiehäusern bestätigt wurde. Der zweite Aspekt ist eine nachhaltigere Nutzung der Gebäude über den gesamten Lebenszyklus durch die Bewertung der „grauen Energie“ bei der Erstellung, die Sicherstellung ­einer einfachen Wartung und den Austausch von „Verschleißteilen“ sowie ein sehr hohes Recycling oder die Wiederverwendung der Produkte.

Deshalb hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) ein Kurzgutachten [3] erstellen lassen, um für die geplante Überarbeitung des GEG 2025 geeignete Anforderungen und Kenngrößen zu ermitteln. Als neue Anforderungsgröße zur Verringerung der THG-Emissionen wird der Endenergiebedarf und Heizwärmebedarf q_h,b,0 (Nutzenergiebedarf Heizen vor Iteration, Q_h,b,0) als Effizienzanforderung vorgeschlagen. Dabei wird auch die Nutzung solarer Wärmeeinträge berücksichtigt, um die energetische Performance transparenter Bauteile angemessen zu bewerten. Hinzu kommt die Erfassung der Lüftungseffizienz, die eine Flexibilisierung für die Ausführung der Gebäudehülle ermöglicht. So könnten beim Einbau einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) die U-Werte der Bauteile moderat erhöht werden. Ebenso wurden in dem Gutachten auch Vorschläge für sinnvolle Kennwerte des Referenzgebäudes erarbeitet.

Dieser Artikel von Konrad Huber und Prof. Jörn P. Lass erschien zuerst in GLASWELT-Ausgabe 05/2023. 

Konrad Huber ist im ift Rosenheim als Prüfstellenleiter im ­Labor Bauphysik für den Bereich Messung und Berechnung von U-Werten, Klimaprüfung von ­Innen- und Außentüren sowie kalorimetrischen Messungen an transparenten Bauteilen tätig.

Prof. Jörn P. Lass ist der ­Insti­tutsleiter des ift Rosenheim. Von 2014 – 2020 leitete er die Studienrichtung „Gebäudehülle“ an der Technischen Hochschule Rosenheim.