Kunststofffenster -
die ökologisch sinnvollen Bauelemente

„Fensterrechner der Stadt Zürich“ zeigt sehr gute Energiebilanzen

 

Bei der Realisierung von Neubauten aber auch im Bereich der Renovationen streben Planer und Entscheidungsträger den Einsatz von Bauprodukten und Bauelementen an, deren Herstellung mit möglichst geringem Energieaufwand erfolgt und die sich während ihrer Nutzungsphase weitestgehend energieschonend verhalten. Zur ökologischen Beurteilung von Fensterelementen hat die Stadt Zürich einen „Fensterrechner“ entwickelt, der kostenlos online zur Verfügung steht. Beim rechnerischen Vergleich der heute üblicherweise im Markt verwendeten Fensterelemente erzielten die Kunststoff-Profile, ausgezeichnete Resultate.

Die Träger dieses Fensterrechners sind: Stadt Zürich, Amt für Hochbauten; KBOB Koordinationskonferenz der Bau- und Liegenschaftsorgane der öffentlichen Bauherren; Lignum (Holzverband); energieschweiz (Bundesamt für Energie). Der Fensterrechner enthält viele Positionen zur Dimensionierung und den Aufbau eines Fensters, diese können vom Anwender gemäss der eigenen Bedürfnisse variiert werden. Das System berechnet letztlich die „Umweltbelastung über Nutzungsdauer von 30 Jahren“ wobei diese in Form der Grauen Energie (nicht erneuerbar), der gesamten Primärenergie (erneuerbare + nicht erneuerbare Energie) sowie der Umweltbelastungspunkte dargestellt werden kann.

Die angewandte Methodik und die Datenbasis werden von den Herausgebern wie folgt beschrieben (Zitat):

Bei Fensterrahmen aus Metall basiert die Berechnung der Umweltauswirkungen auf der Passmontage und bei allen übrigen Rahmenmaterialien auf der Anschlagmontage. Die erforderliche Glasdicke wird in Abhängigkeit der Fenstergrösse bestimmt und in der Bilanz berücksichtigt (dickere Gläser bei grösseren Fenstern).

Die ausgewiesenen Umweltauswirkungen der Entsorgung pro Fenster beinhalten die Entsorgung des gesamten Fensters (Verglasung und Rahmen).

Als Hintergrunddaten werden die Umweltkennwerte für die Herstellung und Entsorgung der Isolierverglasungen, Fensterprofile und Technologien zur Wärmeerzeugung gemäss KBOB-Empfehlung 2009/1:2016 verwendet (KBOB et al. 2016). Die Umweltkennwerte für Holz- und Holz-Metallfenster sowie die Berechnungen der Nutzungsphase sind in Ramseier et al. (2020) beschrieben. Die Standardwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten stammen für die Isolierverglasungen und die Fensterrahmen aus Aluminium und Kunststoff aus Kasser et al. (2016), für die Fensterrahmen aus Holz und Holz-Metall aus Ramseier et al. (2020) und für die Glasrandverbundmaterialien aus dem Fenstertool_D (Version 3.0) der Konferenz Kantonaler Energiedirektionen 2018. Die Nutzungsdauer ist gemäss SIA 2032 (2010) 30 Jahre.

Aufgrund der im Schweizer Baubereich seit vielen Jahren regen Diskussion bezüglich der Verwendung von Kunststoff-Fenstern an Stelle von Holz- oder Holz-Metall-Konstruktionen wurde dieses neue Werkzeug genutzt um beispielhaft die drei gängigsten Fenstersysteme zu berechnen und die ökologischen Auswirkungen beim Wechsel der Materialien zu bewerten.

Als Basisdaten wurden folgende Prämissen aus den verschiedensten Vorgaben des Fensterrechners für diesen Vergleich angewendet:

Fensterprofile aus Holz, Holz-Metall und Kunststoff sind mit den im Rechner als Standardwerte dieser Profilarten angegebenen „Wärmedurchgangskoeffizienten Profil“ berechnet worden. Diese waren für Holz = 1.20 W/m2K, für Holz-Metall = 1.10 W/m2K und für Kunststoff ebenfalls 1.10 W/m2K. Den unter Einbezug der Verglasung jeweils resultierenden „verwendeten Wärmedurchgangskoeffizient Fenster“ sowie die nachstehenden Werten für die unterschiedlichen Wärmeverluste für das gesamte Fenster errechnete das Programm automatisch.

Gemäss der diversen Möglichkeiten des „Fensterrechners“ wurden unter Anwendung oben beschriebener Basisdaten die Werte für die Umweltbelastung über 30 Jahre Nutzung der Grauen Energie (Primärenergie nicht erneuerbar) der gesamten Primärenergie (erneuerbar + nicht erneuerbar) sowie die Umweltbelastungspunkte für die einzelnen Fenstersysteme ermittelt.

Primärenergie nicht erneuerbar – Graue Energie

Die Graue Energie ist die Summe aller nicht erneuerbaren Energieaufwendungen, die zur Gewinnung aller Rohstoffe, der Herstellung der vollständigen Fenster, deren Entsorgung oder Verwertung sowie der Energieaufwendungen während der Nutzungsphase über 30 Jahre verbraucht werden. Zur besseren Vergleichbarkeit wird die Gesamtenergie in „kWh Öl-Äquivalente“ pro Fenster umgerechnet. Für die drei Modellfenster präsentiert der „Fensterrechner“ die nachstehenden Ergebnisse.

Das Kunststoff-Fenster erreicht mit dem sehr guten Wert von 6‘740 KWh Öl-Eq neben dem Holzfenster mit 6‘970 kWh Öl-Eq und dem Holz/Metall-Rahmen mit 7‘140 kWh Öl-Eq eine ausgezeichnete Klassierung. Entgegen den im Markt häufig zu vernehmenden kritischen Meinungsäusserungen präsentiert sich das Kunststoff-Fenster schon bei diesem Kriterium als gleichwertige ökologische Alternative zu den beiden traditionellen Rahmenmaterialien.

Primärenergie gesamt – erneuerbare plus nicht erneuerbare Energie

Unter diesem Kriterium wird neben dem Aufwand an nicht erneuerbaren Energien auch noch der Anteil aller erneuerbaren Energien mitberücksichtigt. Der „Fensterrechner“ präsentiert für die drei verglichenen Fensterkonstruktionen die folgenden Resultate.

Die vom „Fensterrechner“ ermittelten Ergebnisse folgen der gleichen Tendenz wie beim Kriterium der Grauen Energie, die Abstände zwischen den drei Profilmaterialien werden jedoch markanter. Kunststoff-Profile zeigen mit 6‘840 kWh Öl-Eq eine ausgezeichnete ökologische Beurteilung gefolgt von Holz-Profilen mit 7‘360 kWh Öl-Eq und Holz/Metall-Profilen mit 7‘600 kWh Öl-Eq.

Umweltbelastungspunkte (UBP)

Eine weitere Möglichkeit, den Einfluss von Baumaterialien auf die Umwelt zu definieren, besteht in der Berechnung der sogenannten Umweltbelastungspunkte UBP nach der „Methode der ökologischen Knappheit 2013“. Dabei werden neben den reinen Energiedaten zusätzlich umweltkritische Rohstoffe, spezielle Rohstoffabhängigkeiten und besonders die mit der Herstellung der Baumaterialien erfolgenden CO2-Emissionen in die Bewertungen einbezogen. Der „Fensterrechner“ stellt für die drei Vergleichsprodukte nachstehende Werte dar.

Die für die drei Rahmenmaterialien erhaltenen Umweltbelastungspunkte liegen alle auf praktisch gleich gutem Niveau: Kunststoff = 1‘410‘000 UBP, Holz = 1‘420‘000 UBP und Holz/Metall = 1‘490‘000 UBP. Unter ökologischen Gesichtspunkten sind diese drei Rahmenmaterialien als gleichwertig einzustufen.

     

Zusammenfasung

Bei Anwendung des „Fensterrechners der Stadt Zürich“ wurden beim direkten Vergleich der drei gängigsten Fensterprofil-Materialien interessante Ergebnisse erzielt. Bei der Beurteilung der Umweltbelastung während einer Nutzphase von 30 Jahren sind unter Berücksichtigung der Grauen Energie, der gesamten Primärenergie oder auch der Umweltbelastungspunkte die Kunststoff-Fenster ökologisch völlig gleichwertig zu Holz-Fenstern und Holz/Metall-Fenstern zu bewerten.Kunststoff-Fenster sind im ökologischen Vergleich den im Markt vertretenen Alternativen ebenbürtig und erst noch kostengünstiger. Planer und Entscheidungsträger können so aufgrund der Datenlage auch bei strengen ökologischen Zielsetzungen auf Kunststoff-Fenster zurückgreifen. Unter Einbezug der Pflegeeigenschaften, der vollständigen Rezyklierbarkeit am Ende der Nutzung und des attraktiven Preisniveaus stellen Kunststoff-Fenster für jeden Bauherren ökologisch sinnvolle Bauprodukte dar.

 

 

PVC-Fensterrahmen classico® royale
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Autor: Norbert Helminiak Technischer Berater
Kontakt: Kurt Röschli, Geschäftsführer

PVCH – Arbeitsgemeinschaft der Schweizerischen PVC-Industrie, Aarau