Fenster mit Referenzcharakter

Der Autor: Dr. Wolfgang Feist ist Leiter des Passivhaus Instituts in Darmstadt

Die Nutzung der Sonnenenergie durch die Fens-ter verbessert den Wohnkomfort. Lichtdurchflutete Räume sind das Ergebnis. Harmonie mit der Natur wird so erfahr- und erlebbar.

Speziell für das Passivhaus entwickelt wurden Dreischeibenwärmeschutz-Verglasungen, die mit einem Ug-Wert von unter 0,7 W/(m²K) so gut wärmedämmen, wie noch vor wenigen Jahren übliche Außenwände. Sie lassen auch im Winter mehr Sonnenenergie in die Räume als Wärme durch sie verloren geht. Die Oberflächentemperaturen sind dauerhaft auch in Kälteperioden so hoch, dass weder ein spürbarer Strahlungswärmeentzug noch eine störende Konvektionswalze im Raum entstehen.

An Verglasungen werden vom Passivhaus folgende Kriterien gestellt:

Behaglichkeitskriterium: Ug # 0,8 W/(m²K)

Energiekriterium: Ug – 1,6 W/(m²K). g 0

Die Verfügbarkeit derart hochwertiger Verglasungen war entscheidend für den Durchbruch bei der Passivhaustechnologie. In einigermaßen wenig verschatteten, südorientierten Fassaden ist damit eine echte passive Solarenergienutzung mit Nettowärmegewinnen auch im Januar möglich.

Eine gute Verglasung benötigt unbedingt auch einen Rahmen mit entsprechender Qualität. Innerhalb weniger Jahre ist es gelungen, qualitativ hochwertige Fensterrahmen für das Passiv-haus zu entwickeln. Passivhaus-Qualität verlangt hier, dass bei Einbau einer Verglasung mit Ug = 0,7 W/(m²K) ein Fenster-U-Wert kleiner oder gleich 0,8 W/(m²K) erreicht wird. Die Begründung für dieses Kriterium leitet sich unmittelbar aus den Komfortbedingungen und dem Funktionsprinzip des Passivhauses ab. Bei den Bauprojekten kommt es nun vor allem darauf an, einen weitgehend wärmebrückenfreien und luftdichten Einbau dieser Fenster in die Passivhaus-Außenwände zu gewährleisten.

Rahmenkriterium:

Mit einer Verglasung mit Ug = 0,7 muss ein Uw-Wert # 0,8 W/(m²K) erreicht werden (Fenstergröße 1,23 m x 1,48 m).

Aber Achtung: Der nach EN 10077 definierte Uw-Wert darf nicht mit dem alten kF (bzw. UF) nach DIN 4108 verwechselt werden. Charakterisiert wird der Rahmen durch den Uf-Wert (englisch „frame“). Aber erst zusammen mit dem Glasrandverlustkoeffizient Cg (Psi) kann die thermische Qualität eines Fensters vollständig bewertet werden. Ins-besondere die Wärmebrücke durch einen ,schlechten’ Randverbund führt zu nicht vernachlässigbaren zusätzlichen Wärmeverlusten. Gerade bei hoch wärmedämmenden Fenstern wirkt sich dies sehr stark aus. Durch die Verwendung von kF würde man erheblich bessere Werte vortäuschen als sie in der Praxis dann tatsächlich auftreten. Damit ist niemandem gedient: Schlimms-tenfalls reicht die verfügbare Heizleistung nicht aus.

Die einzelnen Scheiben eines Isolierglases müssen am Rand durch den Abstandhalter fixiert werden. Das Randverbundsystem hat weiterhin die Aufgabe, das Füllgas dauerhaft einzuschlie-ßen. Andererseits bildet der Randverbund eine Wärmebrücke, die zwischen den hochwärmedämmenden Gläsern und Fensterrahmen im Passivhaus eine deutliche Schwachstelle darstellt. Besonders gravierend ist der Wärmebrückeneffekt bei Aluminiumabstandhaltern, so dass heute im Passivhaus meist Abstandhalter aus anderen Werkstoffen eingesetzt werden, bei denen z. T. lediglich eine mehr oder minder dünne Metallfolie als Diffusionsdichtung vorhanden ist. Einige Lösungen kommen sogar ganz ohne Metall aus.

Berechnungen zufolge bewirkt der Ersatz durch einen Edelstahlabstandhalter geringerer Wandstärke eine Verringerung des Uw-Wertes um etwa 0,02 W/(m²K). Swisspacer oder TPS reduzieren den Wert um weitere ca. 0,015 W/(m²K). Der Thermix-Abstandhalter weist nochmals geringfügig bessere Werte auf, da die Diffusionsdichtung hier aus Edelstahl statt aus Aluminium besteht.

Ein geeigneter Fenstereinbau ist äußerst wichtig, um die thermischen Qualitäten der hochwärmegedämmten Verglasungen und Rahmen auch zu nutzen. Besonders beim Massivbau ist auf den richtigen Einbau zu achten, da hier Materialien mit sehr unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten zum Einsatz kommen. Die Dämmschichten sollten ohne Versatz durchlaufen und vollflächig aneinander anstoßen. Das Bild zeigt einen sehr ungünstigen und den vom PHI empfohlenen Einbau.

Auch im Holzleichtbau ist der korrekte Fenstereinbau von Bedeutung. Eine Beispielrechnung erfolgt für eine Leichtbau-Außenwand: Auf einer 140 mm starken Holzständerwand ist eine 200 mm starke, zweite Dämmebene mit Stegträgern angebracht.

In diese Wand wird ein passiv-haustaugliches Fenster mit thermisch getrenntem Randverbund eingebaut. Der Blendrahmen reicht fast bis zur Glaskante, entsprechend weit kann der Rahmen überdämmt werden.

Folgende Randbedingungen wurden angesetzt:

• Verglasung: Ug = 0,7 W/(m²K), g = 50 Prozent.

• Verschattung durch einen 10 m hohen Horizont in 30 m Entfernung.

Variiert wurde die Höhe der äußeren Überdämmung. Der U-Wert des Fensters nimmt mit wachsender Überdämmung des Rahmens linear ab, zwischen den beiden Extrema liegt ein Unterschied von immerhin 0,14 W/(m²K). Andererseits nimmt mit wachsender Überdämmung die Verschattung durch die Fens-terlaibung zu, entsprechend reduzieren sich die nutzbaren solaren Wärmegewinne. In dem Diagramm sind die nutzbaren solaren Gewinne für die Haupt-himmelsrichtungen während der Heizperiode mit den Wärmeverlusten im gleichen Zeitraum verrechnet worden; das Ergebnis ist als ,äquivalenter U-Wert’ dargestellt. Die Kurven für die äquivalenten U-Werte verlaufen flacher als die Kurve für den reinen Wärmeverlust: Bei stärkerer Überdämmung sind die Wärmegewinne kleiner; das führt zu einem größeren äquivalenten U-Wert. Entscheidend für die Beurteilung des Einbaus sind hier aber eindeutig die Wärmeverluste: Auch unter Berücksichtigung der solaren Gewinne ist eine möglichst weitgehende Überdeckung des Rahmens optimal.

In der Isothermenkarte ist zu erkennen, dass die Außenkante der Laibung nahezu isotherm ist. Eine Abschrägung der Laibung würde also den Isothermenverlauf nicht wesentlich stören und damit die Wärmedämmung nur wenig verschlechtern. Andererseits kann sie die solaren Gewinne vergrößern und ist daher eine empfehlenswerte Detaillösung.

Fast regelmäßig wird der Autor bei seinen Vorträgen gefragt, ob in Passivhäusern wegen der dort verwendeten Wohnungslüftungsanlagen die Fenster nicht mehr geöffnet werden können. Darauf gibt es eine klare Antwort: In jedem Wohnraum eines Passivhauses sollte es mindes-tens ein öffenbares Fenster geben. Bei Bedarf kann und darf das Fenster geöffnet werden. Für frische Luft sorgt das Lüftungssystem – außer in besonders belasteten Ausnahmefällen wird man daher das Fenster nicht zum Lüften öffnen müssen. Das Lüftungssystem ist keine Klimaanlage – es sorgt nur für die erforderliche Menge an frischer Luft. Will man Wohnräume auch im Sommer schön kühl halten, so kann ein längeres Kippen oder volles Öffnen der Fenster insbesondere in der Nacht und morgens hilfreich sein. o

Das Passivhaus Institut wurde 1996 als unabhängiges Forschungsinstitut gegründet. Das Dienstleistungsspektrum reicht von der Beratung von Architekten und Ingenieuren bei der Planung und Projektierung von Passivhäusern (Fenster, Lüftungsanlagen, Bausysteme etc.), Unterstützung von Herstellern bei der Entwicklung und Optimierung von Passivhaus geeigneten Komponenten, Durchführung von Verbrauchs- und Komfortmessungen an Gebäuden und wissenschaftliche Auswertung der Ergebnisse. Die Fachleute halten Vorträge und Seminare und erstellen wissenschaftliche Gutachten.

Auf den Internet-Seiten des Instituts erhält man geballte Passivhaus-Infos: Durchgeführte Projekte sind nach Bundesländern und Postleitzahlgebieten sortiert und detailliert beschrieben. Für Bauherren stehen die zertifizierten Komponenten zum Abrufen bereit. Ob Holz-Fertigteile, Fenster-, Glas- oder Haustürkomponenten sowie haustechnische Anlagen. Checklisten, Linkangebote, Infos, Downloadmöglichkeiten und Literaturhinweise komplettieren das Angebot.

Dr. Wolfgang Feist, Gründer und Leiter des Passivhaus Instituts Darmstadt (PHI), erhielt mit zwei weiteren Preisträgern den Deutschen Umweltpreis des Jahres 2001. „Der Passivhaus-Standard hat gute Aussichten, der Neubau-Standard der Zukunft zu werden. Und das ist Dr. Feist zu verdanken“, so der Generalsekretär der DBU, Fritz Brickwedde, bei der Preisvergabe.

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