Kunststofffenster
Beispielhaus

Kunststofffenster

Das erste Kunststofffenster wurde 1954 von Heinz Pasche entwickelt. Er hatte damals zunächst die Idee ein Fenster aus Metall zu fertigen, das wetterfest und unempfindlich sein sollte. Um dieses Metallprofil herum sollte eine Außenhülle aus Kunststoff sein. Gemeinsam mit der bekannten Firma Nobel entwickelte er das erste Fensterprofil.

Kunststoff war damals sehr modern und man fertigte alles Mögliche daraus. Die Firma Nobel verfügte zu der Zeit bereits über die geeigneten Extruder aus denen solche Profile gezogen werden konnten.

Die erste Fensterbaufirma war geboren. Es wurde die Firma Trocal gegründet, die die ersten Kunststofffenster in Serie herstellten. Damals war der Rahmen noch ziemlich einfach und verfügte über wenige Kammern.

Mittlerweile gibt es unzählige Profilhersteller. Viele Firmen haben sich allerdings nur noch auf das Produzieren der Profile spezialisiert. Die Fenster selbst werden von Fensterbauern produziert, die sich ausschließlich auf das Fertigen der Elemente konzentrieren.

Bekannte deutsche Profilhersteller für Kunststofffenster

  • Schüco
  • VEKA
  • Inoutic Deceunic
  • Gealan
  • Wicona
  • Aluplast
  • Profine produziert unter den Marken:
    • Kömmerling
    • KBE
    • Trocal

Beispiel für den Aufbau eines Kunststofffensters

Beispiel für den Aufbau eines Kunststofffensters

1   3fach-Verglasung
2   Glas-Abstandshalter 
3   Fenster-Flügel
4   Stahlarmierung
5   Mitteldichtung
6   Scheibenzwischenraum
7   Glasleiste
8   Fensterrahmen
9   Luftkammern
10 Anschlagsdichtung

U-Wert eines Fensters

Im Hinblick der neuen Energieeinsparverordnung, werden Kunststofffenster immer weiter optimiert um den wärmetechnischen Anforderungen der EnEV gerecht zu werden. Wie viel Wärme verloren geht (Transmissionswärmeverluste) wird mit dem Uw-Wert (Wärmeverlustkoeffizient) angegeben. Seine Einheit ist W/(m² K). Der U-Wert gibt die Menge an Energie an, die innerhalb einer Stunde durch eine Fläche von 1m² fließt, wenn der Temperaturunterschied an der Innen- und Außenseite des Fensters 1 Kelvin (=1°Celsius) beträgt. Er ist ein Maß dafür, wie gut ein Fenster dämmt. Der U-Wert wird in 3 Werte unterschieden:

  • Uf (f = frame) U-Wert des Rahmens
  • Ug (g=glazing) U-Wert der Verglasung
  • Uw (w=window) U-Wert des gesamten Fensters

Der Gesamte Uw-Wert kann nach EN 12567-1 gemessen oder aus diesen 3 U-Werten berechnet werden. In die Berechnung der einzelnen U-Werte fließen folgende Faktoren mit ein:

  • Fläche des gesamten Fensters
  • Fläche der Verglasung (tatsächlich sichtbare Fläche)
  • Fläche des Rahmens
  • Umfang der Verglasung
  • Wärmebrückenverlustkoeffizient des Glasrandes
  • Gesamtwärmestrom
  • Zweidimensionaler thermischer Leitwert
  • Rahmenbreite
  • Temperaturdifferenz (Innen – Außen)

Die angegebenen Werte für Uw-Wert beziehen sich auf ein Normfenster. In der DIN EN14351-1 wird hier ein Standardmaß definiert. Es hat die Maße von 1,23m x 1,48m. Möchte man als Verbraucher den genauen Uw-Wert seines Fensters wissen, muss man beim Hersteller nachfragen. Er kann aus den Maßen und verbauten Materialien den genauen Uw-Wert errechnen.

Die Fensterverglasung – Aufbau und Ausführung

Eine Fensterverglasung besteht grundsätzlich aus verschiedenen Materialien, die jeweils den Ug-Wert beeinflussen. Bei der Ug-Wert Berechnung spielt unter anderem die Fensterfläche, die Glasdicke und der Glasabstandhalter eine Rolle. Die Scheibe kann als 2-fach oder 3-fach Verglasung ausgeführt sein. Wobei eine 3fach-Verglasung einer 2fach Verglasung, nicht nur wegen dem besseren Ug-Wert, vorzuziehen ist.

Eine Fensterscheibe wird auch als Mehrscheiben-Isolierglas (MIG) bezeichnet und ist aus folgenden Komponenten aufgebaut:

  • Fensterglas
  • Beschichtung der Glasfläche (z.B. Sonnenschutzbeschichtung)
  • Scheibenzwischenraum (Luft- oder Gasfüllung)
  • Glasabstandhalter
  • Trocknungsmittel
  • Polysulfiddichtung

Ein Fensterglas wird in den verschiedensten Dicken produziert.  Gängigste Dicken sind z.B. 4mm, 6mm oder 8mm. Reine Isolierglasscheiben werden heutzutage nur noch selten verwendet. Meistens werden die solaren Wärmegewinne durch eine Wärmeschutzverglasung ausgenutzt.

Wärmeschutzverglasung

Wärmeschutzverglasung

Bei konventionellen Isolierglasscheiben hat die Wärmestrahlung 2/3 Anteil am Wärmeverlust, die Wärmeleitung und die Konvektion ist zu 1/3 verantwortlich für den Wärmeverlust.

Dieser Wärmeverlust bzw. der Wärmefluss wird durch die Beschichtung fast gänzlich ausgeschaltet. Die Füllung mit Argon senkt zusätzlich nochmals den Wärmeleitungsanteil.

Der Glasabstandhalter

Bei der Herstellung der ersten Isolierglasscheiben hatte man die einzelnen Glasscheiben noch miteinander verschweißt oder verlötet. Mittlerweile werden die Scheiben mit einem Randverbund, dem sogenannten Glasabstandhalter, verklebt. Zum Verkleben wird Butyl verwendet. Butylkautschuk (IIR) zeichnet sich durch seine sehr guten Wetter- und Ozonbeständigkeit aus. Außerdem ist er beständig gegen Basen und Säuren.

Der Abstandhalter bei einer Glasscheibe hat nicht nur die Aufgabe die einzelnen Scheiben auf Abstand zu halten. Er beeinflusst den Wärmebrückenverlustkoeffizient psi und ist somit für die Wärmedämmung entscheidend. In der Standardausführung ist dieser meistens aus Aluminium gefertigt. Aluminium stellt allerdings eine erhebliche Wärmebrücke dar.

Der Wärmebrückenverlustkoeffizient (ψ) bezieht sich auf die Länge der Glaskante (lg) und kann durch verschiedenste Materialien verbessert werden. Dabei wird z.B. ein kunststoffummantelter Edelstahlrandverbund oder ein hochisolierender Composite Kunststoff, wie man ihn aus der Zahnmedizin kennt, eingesetzt. Man spricht dann von sogenannten „warm edges“ (warme Kante). Im normalen Sprachgebrauch hört man auch oft die Begriffe: Swiss-Spacer-V, TGI, Chromatech, TPS oder Thermix. Dies sind allerdings spezielle Bezeichnungen der jeweiligen Herstellerfirmen.

Als Laie sollte man immer auf den gesamten Uw-Wert des Fensters schauen und die Uw Werte des gesamten Fensters miteinander vergleichen. Oftmals wir nur der bedeutend bessere Ug-Wer der Verglasung angegeben. Grundsätzlich gilt allerdings der Grundsatz: Je kleiner der U-Wert umso besser ist die Wärmedämmung.

Wärmebrücken sind nicht nur aus energetischer Sicht schlecht, sondern auch spürbar. Es können sich in den Wintermonaten durchaus sogenannte Kaltluftseen im Raum bilden, die unter anderem durch den Einsatz geeigneter Glasabstandhalter reduziert werden können. Außerdem wird, durch den Einsatz von warmen Kanten, die Tauwasserbildung auf der Innenseite der Glasscheibe vermindert.

Deswegen ist es ratsam, bei der Optimierung eines Fensters nicht nur das beste Profil zu wählen, sondern auch einen Abstandhalter, der den Rand der Scheibe  thermisch optimal aufwertet.

Beispiel einer 3fach-Verglasung

Beispiel einer 3fach-Verglasung

In diesem Beispiel wurde eine Aluminium-Abstandshalter verwendet. Man erkennt ihn an seiner glänzenden Oberfläche.

Kunststofffenster nach ihrem Verwendungszweck

  • Passivhausfenster
  • Schallschutzfenster
  • Wärmeschutzfenster
  • Einbruchschutzfenster

Passivhausfenster

Energie wird immer teurer und somit wurden immer neuere Standards im Wohnungsbau entwickelt um Energie einzusparen. Schon seit längerem schreibt auch der Gesetzgeber vor wie und wo Energie beim Hausbau eingespart werden soll. Seit 2009 gibt es mittlerweile die EnEV. Die Energieeinsparverordnung löste die damalige Wärmeschutzverordnung ab. Mittlerweile ist die EnEV 2014 seit dem 1. Mai 2014 in Kraft getreten. In ihr wurde unter anderem die allgemeine Reduzierung des Jahresprimärenergiebedarfs um 25% festgehalten.

Wir bewegen uns weiter in Richtung Passivhausstandard. Prognosen zufolge sollen bereits 2020 Passivhäuser der Standard der Zukunft sein. Ein Fenster darf als Passivhausfenster bezeichnet werden, wenn dessen Uw-Wert 0,8 oder besser beträgt. So schreibt es die ENnEV 2009 vor.

Um den geforderten Wert zu erreichen ist es z.B. unverzichtbar 3-fach Verglasungen zu verwenden. Der Einsatz einer 3. Mitteldichtung sowie die Verwendung einer warmen Kante senken den Uw-Wert nochmals.

Die Vorteile eines Passivhausfensters liegen auf der Hand. Auch bei Minus-Temperaturen im Winter sinkt die Oberflächentemperatur auf der Innenseite nicht unter 17 Grad Celsius. Früher wurden unter die Fenster extra Heizkörper gebaut. Damit wurde, durch die hervorgerufene Konvektion, die Kältestrahlung unterbunden. Die guten Dämmeigenschaften moderner Kunststofffenster machen dies überflüssig. Der baulichen Gestaltung sind somit keine Grenzen gesetzt.

Sicherlich sind Passivhausfenster etwas teurer als „normale“ Kunststofffenster. Diese Mehrkosten amortisieren sich allerdings schon nach wenigen Jahren und man spart somit Heizkosten.

Schallschutzfenster

Das Ohr ist eines unserer empfindlichsten Sinnesorgane. Die Obergrenze für einen erholsamen Schlaf liegt bei 25dB. Wer neben einer stark befahrenen Straße oder gar neben einem Flughafen wohnt, kommt ohne geeigneten Schallschutz nicht aus.

Überblick über die meisten Geräuschpegel:

Wohnen 40 dB(A)
Bürolärm/Restaurant 60 dB(A)
Dorf- oder Mischgebiet 60 dB(A)
Stadt 70 dB(A)
Stark befahrene Straße > 70 dB(A)
Straßenlärm 80 dB(A)
Baustellen (z.B. Rüttelmaschine, Presslufthammer) 100 db(A)
Düsentriebwerk 120 dB(A)

 

Für den Wohnbereich werden folgende Schallpegel empfohlen:

Schlafen 20-25 dB(A)
Wohnen 30-35 dB(A)

Der Schallschutz bei einem Fenster wird durch den speziellen Scheibenaufbau umgesetzt. Dabei werden die Schwingungen durch einen asymmetrischen Scheibenaufbau unterbrochen. Hierzu wird meist auf der Außenseite eine dickere Scheibe verwendet. Zusätzlich kann auf der gegenüber liegenden Seite eine Doppelverglasung verbaut werden, zwischen der eine schallschluckende Folie verklebt wird.

In der Praxis ist es wichtig die richtigen schalldämmenden Fenster zu wählen. Allzu oft werden zu überdimensionierte Schallschutzfenster eingebaut. Es besteht dabei die Gefahr der Entlärmung, das wiederum ein Gefühl der Isolierung hervorrufen kann und nicht mehr als angenehmes Wohnen empfunden wird.

Definition der Schallschutzklassen

Schallschutz-
klasse

Schalldämm-Maß in DB

1

25 - 29

2

30-34

3

35-39

4

40-44

5

45-49

6

Mehr als 50

Wärmeschutzfenster

Gerade in der Übergangszeit, also im Herbst oder auch im Frühjahr, helfen Wärmeschutzfenster immens Energie einzusparen. Über eine spezielle Schicht, die auf die Innenseite einer Scheibe aufgedampft wird, wird die solare Energie der Sonne regelrecht eingefangen. Wie schon bei der Wärmeschutzverglasung erklärt, werden so die Wärmeverluste dezimiert und der Energiedurchlasswert erhöht.



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