Montage von Fenstern und Türen nach GEG
Die energetische Effizienz und der sommerliche Wärmeschutz von Bestands- und Neubauten sind eng mit der Planung und Ausführung von Öffnungen in der Gebäudehülle verknüpft, sprich den Türen und Fenstern.
Das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) ist hinsichtlich gestiegener Anforderungen zwar ein Papiertiger, dennoch ergaben sich mit dem Verweis auf das ebenfalls aktualisierte Beiblatt 2 der DIN 4108 und weitere Normen einige Änderungen. Der überarbeitete Montageleitfaden der RAL-Gütegemeinschaft und des ift Rosenheim nimmt darauf Bezug.
Korrekte Türen- und Fenstermontage essentiell
Bei energieeffizienten Gebäuden haben die Wände, Bauteile und Bauelemente einen hohen energetischen Standard erreicht – aber der Baukörperanschluss ist oft noch eine Schwachstelle. Deshalb ist eine fundierte Montageplanung essentiell. Das gilt besonders für die energetische Sanierung des Gebäudebestands, die unabdingbar ist, um die Pariser Klimaziele zu erreichen.
Der bewährte Montageleitfaden (Abb. 1) wurde daher umfassend überarbeitet und den Änderungen der DIN 4108 (Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden), DIN 4109 (Schallschutz im Hochbau), DIN 18542 (Fugendichtungsbänder), DIN 18531/18533 (Bauwerksabdichtung) angepasst.
Mit dem neuen Gebäudeenergiegesetz (GEG) wurden die Anforderungen an die Gebäudehülle zwar nicht direkt verschärft, aber aus dem Verweis auf das aktualisierte Beiblatt 2 der DIN 4108 ergeben sich dennoch einige Änderungen bei der Bewertung und Berechnung des Baukörperanschlusses.
Bewertung von Wärmebrücken mit ψ-(Psi) und fRsi-Wert
Wärmebrücken sind örtlich begrenzte, punktförmige, linienförmige oder flächige wärmetechnische Schwachstellen in der Gebäudehülle. Durch den verstärkten Wärmeabfluss erhöht sich der Wärmeverlust und raumseitig ergeben sich niedrigere Oberflächentemperaturen.
Der Einfluss der Wärmebrücken ist grundsätzlich in der Gebäudeenergiebilanzierung zu berücksichtigen. Die DIN V 4108-6 und DIN V 18599-2 bieten hierzu verschiedene Möglichkeiten. Der Wärmeverlust über Wärmebrücken kann über pauschalierte Zuschläge (Wärmebrückenzuschlag ∆UWB) oder aber detailliert über die ermittelten ψ-Werte bei linienförmigen Wärmebrücken – wie dem Fensteranschluss – in Ansatz gebracht werden. Die Vorgehensweisen unterscheiden sich wie folgt:
- Ohne Nachweis als pauschaler Wärmebrückenzuschlag von ΔUWB = 0,10 W/(m² K) auf den U-Wert der gesamten wärmeübertragenden Umfassungsfläche.
- Bei Ausführung entsprechend den Details nach DIN 4108, Beiblatt 2 : 06-2019 mit ΔUWB = 0,05 W/(m² K), wenn alle Merkmale und Kriterien der Kategorie „A“ erfüllt sind. Bei bodentiefen Fenstertüranschlüssen sind ergänzend die Erläuterungen in Abschnitt 5.3 im Beiblatt 2 zu beachten.
- Bei Ausführung entsprechend den Details nach DIN 4108, Beiblatt 2 : 06-2019 mit ΔUWB = 0, 03 W/(m² K), wenn alle Merkmale und Kriterien der Kategorie „B“ erfüllt sind.
- Detaillierter Nachweis der Wärmebrücken nach DIN EN ISO 10211, der mit optimierten Wärmebrückendetails bei Massivbauweisen für ΔUWB ≤ 0,02 W/(m²K) ergeben kann, also um 80 % weniger als ein pauschalierter Ansatz nach a).
- Kombination aus b) oder c) und d) nach DIN V 18599-2, wenn zu einem oder mehreren Planungsdetails kein Beispiel im Beiblatt 2 enthalten ist oder keine Konformität hergestellt werden kann.
Seit 2019 wird für den anzusetzenden Wärmebrückenzuschlag ΔUWB nach DIN V 18599-2 in Kategorie „A“ (entspricht den Anschlüssen nach altem DIN 4108, Beiblatt 2) und Kategorie „B“ unterschieden (Abb. 2). Diese Kategorien beschreiben zwei unterschiedliche energetische Niveaus, wobei Kategorie „B“ als höherwertiger einzustufen ist.
Die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 zur Vermeidung von Tauwasser- und Schimmelpilzbildung sind ebenso nach folgenden Maßgaben zu erfüllen:
- Bei Anwendung und Überprüfung der Gleichwertigkeit mit DIN 4108, Beiblatt 2, ist kein weiterer Nachweis erforderlich.
- Bei davon abweichenden Einbausituationen ist ein Nachweis anhand von Wärmebrückenkatalogen oder durch rechnerische Ermittlung des Temperaturfaktors mit fRsi ≥ 0,7 zu führen.
Alle Tabellen im Montageleitfaden wurden daher nach den aktuellen Normen überarbeitet und sind für die schnelle Bewertung ein gutes Hilfsmittel. Neu hinzugekommen sind Tabellen, anhand derer sich die ψ-Werte ermitteln sowie verschiedene Parameter bewerten lassen, beispielsweise die Ausführung der Überdämmung oder die Dämmung zweischaliger Mauerwände. Mithilfe der Musterdetails und der Tabellen können Gebäudeenergieberater, Fensterhersteller oder Monteure schnell die notwendigen Kennwerte erarbeiten (Abb. 4).
Wärmetechnische Optimierung beim Fenstertausch
In der Altbausanierung ist oft kein Planer beteiligt und vom Gebäudeenergieberater oder Fensterhersteller bzw. Montagebetrieb wird eine Planung der Baumaßnahme erwartet, die folgende Aspekte berücksichtigen muss:
- Neubewertung des bauphysikalischen Gleichgewichts, da sich durch neue Fenster die Luftdichtheit und die Oberflächentemperaturen am Bauteil ändern.
- Erkennen und Optimieren von kritischen Wärmebrücken, z. B. die Dämmung der Laibungen, wenn der U-Wert der Außenwand UAW > 1,0 W/(m²K) ist.
- Planung möglicher Änderungen der baulichen Gegebenheiten (Fensterbänke, Laibung, Rollläden) unter Berücksichtigung von Denkmalschutz, Aufwand/Kosten, Vermeidung von Schmutz usw.
- Organisation der Nutzung und Zugänglichkeit während der Bauphase (zusätzliche Schutzmaßnahmen).
- Wenn mehr als ein Drittel der Fenster in einem Gebäude ausgetauscht werden, ist gemäß DIN 1946-6 ein Lüftungskonzept zu erstellen. Bei einem Austausch von 10 % der Fensterfläche sind der Nachweis für den sommerlichen Wärmeschutz und ggf. eine Verschattung notwendig.
Die neue DIN 4109: Schallschutz
Ob sich der geforderte Schallschutz erreichen lässt, hängt maßgeblich von der Montagequalität ab. Um die erforderlichen Schalldämm-Maße sicherzustellen, beschreibt die DIN 4109-2 : 2018-01 in Kapitel 4.4.4 folgende Anforderung an die Anschlussdetails: „Fugen müssen so geplant und ausgeführt werden, dass das bewertete Schalldämm-Maß des Fensters erhalten bleibt. Als Planungskriterium gilt die Forderung, dass die Schalldämmung Rw des Bauteils um nicht mehr als 1 dB reduziert wird.“
In der neuen Ausgabe der DIN 4109 werden die Mindestanforderungen an die Luftschalldämmung von Außenwandbauteilen nicht mehr tabellarisch in sieben Lärmpegelbereiche eingeteilt, sondern durch eine Rechengleichung abgelöst, die eine „dB-genaue“ Auslegung vorsieht. Der rechnerische Nachweis für das gesamte bewertete Bau-Schalldämm-Maß R'w,ges der Außenbauteile umfasst die Schalldämmung von Wand, Fenster und Fuge. In der Detailplanung kann man die Bauteilfugen gesondert berücksichtigen.
Unsicherheiten für das gesamte Außenbauteil werden anstelle der bekannten Vorhaltemaße für einzelne Bauteile (2 dB bei Fenstern) durch einen Prognosewert uProg berücksichtigt. Eine Unterscheidung und Abgrenzung zwischen Prüfwert Rw,P und Rechenwert Rw,R gibt es damit nicht mehr.
Für die Fugenausbildung gilt als Faustformel, dass das Fugenschalldämm-Maß um mindestens 10 dB höher liegen sollte als die geforderte Schalldämmung des Bauteils, um die eingangs genannte „1 dB-Regel“ erfüllen zu können. Bei schalltechnisch kritischen Einbausituationen gemäß DIN 4109-2, Kap. 4.4.4 (in Abb. 5 rote eingerahmte Einbausituationen), muss der Planer aufpassen: Es ist ein planerischer Nachweis der Einbausituation erforderlich und es sind hier ggf. besondere Maßnahmen zu planen und entsprechende Vorgaben zu machen. Der Montageleitfaden erklärt deshalb ausführlich das Nachweisverfahren.
Fenstermontage in hochwärmedämmendem Mauerwerk
Um auch mit monolithischem Mauerwerk die gesetzlichen Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen zu können, wurden die Steine in den letzten Jahren wärmetechnisch optimiert, indem die Stege dünner und der Lochanteil größer wurden. Dies ging mit dem Nachteil einher, dass sich die mechanische Festigkeit der Steine reduzierte, insbesondere hinsichtlich der Dübeltragfähigkeit im Laibungsbereich.
Zugleich erhöht sich das Gewicht transparenter Bauelemente durch Dreifachglas, größere Glasflächen und wegen höherer Anforderungen an Komfort (Schallschutz) und Sicherheit (Einbruchhemmung) erheblich. Beispielsweise ist eine P4-A-Scheibe für ein Fenster mit der Einbruchklasse RC2 um 50 % schwerer (45 kg anstatt 30 kg/m²). All dies führt dazu, dass die allgemeinen handwerklichen Empfehlungen (z. B. maximale Befestigungsabstände) für eine ausreichende Befestigung bei hochwärmedämmendem Mauerwerk nicht mehr ausreichen.
Unbedingt zu beachten ist auch die Wirkungsrichtung der einwirkenden Kräfte und die daraus resultierenden Auflagerkräfte (in oder rechtwinklig zur Fensterebene). Eine Analyse, der an den Befestigungspunkten auftretenden Lasten zeigt, dass Belastungsart und Fensterformat einen erheblichen Einfluss haben (Abb. 7, 8).
Die Befestigung von Fenstern ist mit herkömmlichen Methoden deshalb immer schwieriger. In einem Forschungsprojekt des ift Rosenheim wurden Empfehlungen für die Befestigung entwickelt, beispielsweise die Verwendung von Laibungssteinen mit größerer Wanddicke (Abb. 6) oder die Verteilung der Lasten durch zusätzliche Befestigungspunkte. Bauteilversuche zeigten, dass eine dauerhafte Befestigung grundsätzlich möglich ist, insbesondere in Laibungssteinen mit optimierter Befestigungszone. Hierbei wurden auch neue Befestigungskonzepte für örtliche Lastkonzentrationen berücksichtigt, sodass folgende Hinweise für die Praxis hilfreich sind (Abb. 9):
- Prinzipiell lässt sich die durch das Befestigungsmittel abzutragende Last infolge Windeinwirkung durch mehrere, gleichmäßig verteilte Befestigungspunkte reduzieren.
- Die örtlich auftretenden horizontalen Lasten aus dem Eigengewicht des geöffneten Flügels nehmen mit der Elementbreite, insbesondere bei ungünstigen liegenden Formaten überproportional zu (im Beispiel oben bei B/H = 2:1 um fast 300 %!).
- Bei einer zusätzlich am geöffneten Flügel zu berücksichtigenden vertikalen Nutzlast P von 600 N liegt – für alle Abmessungen – die durch das Flügelgewicht und die Nutzlast P verursachte horizontale Last signifikant höher als die Last durch Windeinwirkung. Dies gilt für eine umlaufende und für eine zweiseitige Befestigung.
- Für die Bemessung der Befestigung müssen neben der sich flächig verteilenden Windlast auch örtliche Lastkonzentrationen an den Eck- und Scherenlagern öffenbarer Elemente berücksichtigt und ggf. durch speziell angeordnete Befestigungsmittel kompensiert werden. Gleiches gilt für die Pfosten- und Riegelanschlüsse zum Blendrahmen.
- Durch eine „Gruppenbefestigung“ kann die Last auf mehrere Befestigungspunkte aufgeteilt werden. Eine symmetrisch aufgeteilte „Über-Eck-Befestigung“ ermöglicht eine nahezu gleichmäßige Lastaufteilung (50/50). Eine Lastverteilung kann auch durch eine „Doppelbefestigung“ erfolgen, bei der ein zweiter Befestigungspunkt in einem Abstand von ungefähr 100 mm zum „Standardbefestigungspunkt“ gesetzt wird. Dieser zweite Befestigungspunkt reduziert dann die Last an den anderen Befestigungspunkten auf etwa 70 % (Aufteilung 70/30).
Abb. 9: Gruppenbefestigungen zur Lastverteilung bei örtlichen Lastkonzentrationen, wenn ein Befestigungspunkt überfordert ist.
links: symmetrische „Über-Eck-Befestigung“
mitte: symmetrische Befestigungsanordnung an einem Pfosten- oder Riegelanschluss mit Lastverteilung 50/50
rechts: „Doppelbefestigung“, z. B. am Scherenlager, wenn die Variante „Über-Eck-Befestigung“ aufgrund eines Rollladenkastens nicht möglich ist, mit Lastverteilung 70/30.
Bei der Dimensionierung der Befestigung sind die Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit zu berücksichtigen. Nach der ift-Richtlinie MO-02/1 darf die maximale Verformung am Befestigungspunkt unter Last 3 mm betragen, um die Dauerhaftigkeit der Abdichtung zu gewährleisten (Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit).
Ist die empfohlene Tragfähigkeit für das Versagen eines Befestigungsmittels größer als die Kraft für die zulässige Verformung von 3 mm, so erfolgt die Dimensionierung anhand der Verformung. Die Verformung hängt wesentlich von der freien Länge des Befestigungsmittels ab, d. h. von der Breite der Einbaufuge. Es ist daher wichtig, bei der Planung und Bemessung auch die Breite der Einbaufuge zu berücksichtigen und möglichst gering zu halten – natürlich unter Beachtung erforderlicher Mindestfugenbreiten für die Abdichtung.
Der Montageleitfaden ist die Basis für die Weiterbildung zur „ift-Montagefachkraft“, die Monteure zur objektspezifischen, fachgerechten Planung und Ausführung der Montage von Bauelementen qualifiziert. Betriebe, die das RAL-Gütezeichen Montage führen oder ift-zertifiziert sind, müssen mindestens eine qualifizierte Montagefachkraft haben.
Dieser Beitrag von Wolfgang Jehl und Jürgen Benitz-Wildenburg ist zuerst erschienen in Gebäude Energiebrater 03/2021.
Wolfgang Jehl ist im ift Rosenheim als Produktmanager für den Bereich äußere Abschlüsse, Materialien für den Baukörperanschluss sowie geklebte Verglasungen tätig. Als Hauptverfasser des Montageleitfadens und diverser Richtlinien sowie als langjähriger Gutachter gilt er als führender Experte auf diesem Gebiet. Als Referent und Autor sowie in verschiedenen Normungsgremien gibt er seine Erfahrung an die Branche weiter.
Jürgen Benitz-Wildenburg leitet im ift Rosenheim den Bereich PR & Kommunikation. Als Schreiner, Holzbauingenieur und Montageexperte ist er seit über 30 Jahren in der Holz- und Fensterbranche in verschiedenen Funktionen tätig. Als Lehrbeauftragter, Referent und Autor gibt er seine Erfahrung weiter.
Literatur
[1] Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren für Neubau und Renovierung, 7. Ausgabe, RAL Gütegemeinschaft Frankfurt / ift Rosenheim, März 2020
[2] Technische Richtlinie Nr. 20, Leitfaden zur Planung und Ausführung der Montage von Fenstern und Haustüren für Neubau und Renovierung, 7. Ausgabe, Verlagsanstalt Handwerk GmbH, Düsseldorf, März 2020
[3] DIN 4108 Beiblatt 2:6/2019 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden; Beiblatt 2: Wärmebrücken – Planungs- und Ausführungsbeispiele, Beuth Verlag Berlin
[4] Gesetz zur Einsparung von Energie und zur Nutzung erneuerbarer Energien zur Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäuden (Gebäudeenergiegesetz – GEG), www.gesetze-im-internet.de/geg/GEG.pdf
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