Fenstertrends aus der Sicht der Technik

Das Fenster entwickelte sich in den letzten Jahrhunderten vom Einfachfenster zum Kastenfenster, zum Verbundfenster und weiter zum heute üblichen Isolierglasfenster. Dabei wurden die Entwicklungszeiträume für die einzelnen Fensterkonstruktionen immer kürzer und neben dem Werkstoff Holz haben sich heute auch Kunststoff- und Metallfenster etabliert.

In den vergangenen 10 Jahren wurden Fenster unabhängig vom Rahmenmaterial annähernd baugleich hergestellt und Detailinnovationen für den Kunden sind nicht mehr sichtbar gewesen. Daraus folgend geriet die gesamte Branche immer mehr unter einen enormen Preisdruck. Trotz dieser schwierigen Situation oder gerade deshalb, hat sich die Innovationsbereitschaft in den letzten Jahren enorm gesteigert und zu neuen Lösungsansätzen geführt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Fenster komplexer werden und die Anforderungen der Nutzer höher. Dies bedeutet, dass die Konstruktionsdetails beherrschbar und erprobt sein müssen und auch eine gewisse Toleranz des Nutzerverhaltens ausgleichen können sollten. Die Entwicklungsabteilungen der einzelnen Unternehmen müssen sich darauf einstellen und solide Konstruktionen für den individuellen Bedarf anbieten. Ebenso muss dem Nutzer klar gemacht werden, wo die Grenzen einzelner Konstruktionen liegen.

Die großen Forschungsthemen unserer Gesellschaft sind heute:

Diese 4 Grundlagenthemen finden sich auch in den großen Entwicklungsschwerpunkten der Fensterbranche in den nächsten Jahrzehnten. Im Bereich der Kommunikationstechnologie geht es nicht nur um die Automatisation einzelner Fensterelemente, sondern im Besonderen der Kommunikation der Bauteile untereinander und die Integration von Umweltdaten und des Nutzerverhaltens. Beispielsweise muss eine Fenster- oder Fassadenkonstruktion auf die lokalen Windgeschwindigkeiten oder Sonneneinstrahlung reagieren und eine sinnvolle Steuerung von Verschattungs- oder Lüftungselementen ermöglichen. Die Nanotechnologie wiederum wird sich insbesondere auf die Oberflächenbeschichtungen durch Nanocoatings oder z. B. die Selbstreinigung von Verglasungssystemen auswirken. Insbesondere kann mit selbstreinigenden, kratzfesten, antikorrosiven, hydrophoben wie hydrophilen, oliophoben oder antibakteriellen Oberflächenbeschichtungen gerechnet werden. Der Bereich der Gentechnik im eigentlichen Sinn betrifft die Fensterentwicklung wohl kaum. Im übertragenen Sinn ist der Einsatz von neuen, veränderten Werkstoffen jedoch sehr wohl gegeben. So stellen z. B. Thermohölzer oder Wood-Plastic-Composites (WPC´s), Werkstoffgenerationen dar, die auch ihre Anwendung im Fenster- und Fassadenbau finden werden. Das Thema Umweltschutz wiederum begleitet das Fenster schon seit mehreren Jahrzehnten. Wie beispielsweise die Ökologisierung der Werkstoffe und des Gesamtsystems oder die energetische Optimierung der Konstruktionen. Dieses Thema wird die Branche sicherlich auch weiterhin begleiten.

Seitens der Kunden stehen folgende Kriterien am Wunschzettel ganz oben: Licht und Luft, Sicherheit und Schallschutz, Komfort und Langlebigkeit. Alle anderen Kriterien wie Wärmeschutz und Gebrauchstauglichkeit, werden vom Kunden vorausgesetzt und nicht gesondert gefordert. Dementsprechend lassen sich die Fenstertrends aus der Sicht der Technik bis ins Jahr 2010 wie folgt darstellen:

Einen wesentlich höheren Stellenwert als in der Vergangenheit werden Materialkombinationen erlangen. Dies einerseits als Verbundwerkstoffe – seien es Fensterkanteln mit unterschiedlichen Holzartenkombinationen oder auch ergänzt durch entsprechende Dämmstoffe. Andererseits setzen sich Vorsatzschalenkonstruktionen wie z. B. Holz/Alu- oder Kunststoff/Alu-Konstruktionen durch. Großes Potenzial wird hierzu den Holz/Glas-, Kunststoff/Glas- oder Metall/Glas-Konstruktionen eingeräumt, insbesondere in Kombination mit den neuen Klebetechnologien. Neue Materialien wie Thermoholz oder WPC befinden sich immer noch in der Werkstoffentwicklung und sind erst nach Abschluss dieser für den Einsatz im Fenster- und Fassadenbau zu bewerten.

Das Thema „Glas kleben“ stellt mit Sicherheit eine der Schlüsseltechnologien zur neuen Fenstergeneration dar. Bereits in den 90er Jahren wurden erste Anstrengungen unternommen, die Glasscheibe vor den Flügelrahmen zu setzen, wobei hier die Befestigung immer durch mechanische Elemente erfolgte. Erst durch die Klebetechnologie lassen sich solche Konstruktionen technisch optimieren und auch wirtschaftlich umsetzen. Erste am Markt befindliche Fensterkonstruktionen zeigen das Potenzial dieser Technologie auf. Diese neuen Fenstergenerationen ermöglichen leistungsfähigere und wirtschaftlichere Konstruktionen und bieten auch eine neue Architektur und Design für das Fenster.

Die Fensterbranche im deutschsprachigen Raum beschäftigte sich in den letzten Jahrzehnten fast ausschließlich mit der Lochfassade. Weiters wurden gekoppelte Elemente und teilweise auch Fenster/Wände gefertigt. Der Trend der letzten Jahre zu immer größeren Fensterelementen führt teilweise zu Konstruktionen in Größenordnungen von bis zu 3 x 14 Meter (3-teilige Hebe/Schiebetür). Diese Konstruktionen sind jedoch mit unseren herkömmlichen Fensterregeln nicht mehr beherrschbar und deren Gebrauchstauglichkeit ist nicht mehr gegeben. Darüber hinaus nehmen die Anteile von Fixverglasungen stetig zu.

Die Konsequenz aus dieser Entwicklung liegt in der Weiterentwicklung des Fensters in die Fassadenkonstruktion. Insbesondere die Pfosten/Riegel-Konstruktion bietet hier den Fensterbauern eine gute Möglichkeit ihre Produktpalette zu erweitern, Fassadenkonstruktionen für den Wohn-, Büro- und Geschäftsportalbau anzubieten und ihre Standard-Fensterelemente in die Fassadenkonstruktionen zu integrieren. Darüber hinaus sind auch 2- und 3-seitig gelagerte Gläser (z. B. 2-seitige Lagerung von Verglasungen an der oberen und unteren Deckenkante) oder auch Ganzglasecken denkbar. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die technologischen Grundlagen geschaffen sind und die Unternehmen entsprechendes Know-how besitzen.

Gängige Isolierverglasungen haben heute ein Niveau zwischen 0,5 und 1,2 W/(m²k). Die Rahmenmaterialien hinken dabei den Verglasungs-systemen immer noch nach. Eine Verbesserung des Rahmen-U-Wertes kann einerseits durch Dämmstoffe erzielt werden, wobei eine Verbesserung des Rahmenmaterials von 30 Prozent möglich erscheint. Bezogen auf die Gesamtkonstruktion eines Fensters üblicher Größe bleiben davon jedoch nur wenige Prozente übrig.

Ein weiterer wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Gesamt- U-Werte liegt in der Verringerung des Rahmenanteils. Übliche Fensterkonstruktionen weisen heute bei Standardgrößen einen Rahmenanteil von 25 bis 35 Prozent auf. Eine Reduktion des Rahmenanteils auf unter 15 Prozent ist denkbar. Diese Verringerung würde auch mehr Licht und mehr passive Sonnenenergie bei gleicher Fenstergröße zulassen.

Nicht außer Acht gelassen werden sollte die Kondenswasserfreiheit der Konstruktionen. Auch hier gibt es neue konstruktive Ansätze wie z. B. verbesserte Warmluftführung über die Konstruktion bis hin zum Beheizen des Randverbundes.

Neben dem winterlichen Wärmeschutz, dem bereits jetzt großes Augenmerk geschenkt wird, ist der sommerliche Wärmeschutz wesentlich zu forcieren. Dies betrifft einerseits die Integration von Sonnenschutzeinrichtungen als auch die Themen Blendschutz, Lichtlenkung und dergleichen. Die Komfortwünsche der Nutzer, sowohl im Wohn- als auch im Bürobau, sind gestiegen und eine sommerliche Überwärmung des Gebäudes wird nicht mehr akzeptiert.

Im Bereich der Naturgefahren nehmen insbesondere Hochwasser, Muren, Lawinen, Sturm, Hagel und ganz aktuell Schnee hohen Stellenwert beim Sicherheitsbedürfnis der Bevölkerung ein. Die Fenster- und Türenbranche hat auf diese Bedürfnisse zu reagieren und Konstruktionslösungen für die einzelnen Naturgefahren anzubieten. Die statische Bemessung von großen Fensterkonstruktionen zählt leider noch nicht zum Standard der Fensterbranche. Dies wird aber mit Sicherheit durch auftretende Schäden und der weiteren Erhöhung von lokal auftretenden Starksturmereignissen notwendig. Mit einer Verschärfung der Bemessungswerte (Windlasten) sowie die Einführung von Beurteilungskriterien für „Sturmfenster“ ist zu rechnen. Im Süden der USA ist z. B. das Bestehen des „Hurrikan-Tests“ für Fenster und Fassaden eine gängige Anforderung.

Auf Komfortwünsche wird in vielen Fällen viel zu wenig eingegangen, obwohl diese in Zukunft mit Sicherheit steigen werden. So sind beispielsweise die Anforderungen an den Schallschutz seitens des Benutzers gestiegen. Die meisten Fensterkonstruktionen bieten aber immer noch ein relativ geringes Schallschutzniveau. Eine Forderung von 38 dB oder gar 43 dB in Kombination mit einem Passivhausfenster sind heute baupraktisch kaum umsetzbar.

Komfortwünsche an eine vereinfachte Bedienbarkeit von großen Fensterelementen, neue Öffnungsarten oder das barrierefreie Bauen (behindertengerechtes Bauen) gewinnen an Bedeutung.

Insbesondere die vereinfachte Bedienbarkeit von großen Schiebeelementen wird zur Automatisation und zum motorischen Antrieb solcher führen. Dabei gilt es jedoch, nicht nur eine saubere konstruktive Lösung zu finden, sondern auch sämtliche Sicherheitsaspekte bei motorisch betriebenen Elementen zu erfüllen (Geräuschentwicklung des Antriebes, System in die Elektronik und Steuerungstechnik des Gebäudes integrieren).

Ein weiteres, wesentliches Komfortthema stellt die Lüftung dar. In der jüngsten Vergangenheit wurden zunehmend Lüftungsanlagen im Einfamilienhaus installiert. Dabei hat das Fenster viel von seiner Wertigkeit für das Lüften verloren. Da eine zentrale Lüftungsanlage nicht in jedem Fall das Maß aller Dinge darstellen wird, ist eine dezentrale Lüftung weiterhin über das Fenster zu gewährleisten. Dabei sollten allerdings Lüftungselemente, intelligente Steuerungen und die Integration des Fensters in ein Lüftungsanlagenkonzept mitbedacht werden.

Für jeden Aspekt aber gilt nach wie vor: Die allgemein bekannten Konstruktionsregeln müssen beachtet, Details beherrschbar werden und die neuen Produkte ausreichend überprüft und erprobt sein. Insgesamt befindet sich die Branche aus technischer Sicht auf einem guten Weg zu einer neuen Fenster- und Fassadengeneration, die auch ihren Beitrag zum Überwinden einer schwierigen wirtschaftlichen Situation leisten werden. Die Forschungs- und Prüfinstitute werden die Hersteller bei der Entwicklung und Umsetzung neuer Konstruktion bestmöglich unterstützen. ■