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Energieströme beim Fenster

Von Johanna Bauer | 20. Oktober 2021
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Fenster sind oft eine unterschätzte Energiequelle und Wärmeleiter in Ihrem Zuhause. In diesem Artikel gehen wir darauf ein wie Wärmeströme sich durch Fenster bewegen, welchen Einfluss die Fensterisolation darauf hat und warum es beispielsweise bei Passivhausfenstern keine Kältestrahlung mehr gibt.

Energieströme beim Fenster
AUF EINEN BLICK
Was sind Energieströme bei Fenstern und wie werden sie beeinflusst?
Energieströme am Fenster entstehen durch Temperaturunterschiede und Wärmeverluste. Diese können Kälteseen und Kältestrahlung verursachen. Passivhausfenster mit niedrigen U-Werten minimieren diese Effekte. Die solare Wärmestrahlung kann im Winter Heizkosten reduzieren, während im Sommer eine Verschattung wichtig ist.

Temperaturunterschiede am Fenster

Gut gedämmte Außenwände haben in der Regel einen U-Wert von rund 0,5 W/(m²K). Fensterflächen liegen fast immer deutlich über diesen Werten – im Allgemeinen bei rund 1,0 – 1,5 W/(m²K), wenn es sich nicht um spezielle Wärmedämm- oder Passivhausfenster handelt.

Durch die Fensteflächen geht also mehr Wärme verloren als durch die Wandflächen. Damit kommt es bei niedrigen Außentemperaturen zu einem Temperaturunterschied an der Fensterfläche.

Kälteseen

An der Fensterverglasung können sich sogenannte Kälteseen bilden. Die Temperatur der Glasfläche liegt wegen des höheren U-Wertes niedriger als die der Wandfläche.

Dieser Temperaturunterschied der Glasfläche ist spürbar: einerseits als „Kältestrahlung“, andererseits auch als sogenannte Kälteseen in der näheren Umgebung des Fensters.

Fenster ohne Heizkörper

Bei einem Fenster, unter dem sich kein Heizkörper befindet, fällt die kalte Luft entlang der Fensterbreite nach unten und bildet einen See aus kalter Luft. Das ist beispielsweise bei Infrarotheizungen bedeutsam. Hier muss die Heizung so dimensioniert und geplant werden, dass diese Kälteseen vermieden werden. Sie können zudem auch Feuchtigkeit in der Wand verursachen.

Fenster mit Heizkörpern

Bei Fenstern, unter denen sich ein Heizkörper befindet, wird die nach unten fallende kalte Luft durch die Heizung erwärmt und steigt nach oben. Die Kältestrahlung der Glasoberfläche wird dadurch auch weitestgehend neutralisiert.

Passivhausfenster

Passivhausfenster (U-Werte von 0,8 W/(m²K) und darunter) sind so gut isoliert, dass es zu keiner nennenswerten Kältestrahlung mehr kommt. Die Temperatur der Glasfläche liegt sehr nahe der Raumtemperatur.

Für eine ausreichende Behaglichkeit im Raum gilt, dass die Fensterflächentemperatur auch bei sehr kalten Außentemperaturen nicht mehr als 3 °C unter der Wandtemperatur liegen darf. Dafür gibt es Fenster mit U-Werten bis zu 0,4 W/(m²K).

Für weniger leistungsfähige Fenster kann sich ein Nachrüsten mit wärmedämmenden Fensterfolien anbieten, allerdings funktioniert das nicht in allen Fällen problemlos.

Kälte am Glasrand

Am Übergang zwischen Glas und Rahmen befindet sich ein deutlich kälterer Streifen. Deshalb wird bei Passivhausfenstern die Wärmedämmung des Glasrands separat gemessen und angegeben. Ein schlecht gedämmter Glasrand kann die Gesamt-Wärmedämmfähigkeit des Fensters stark negativ beeinflussen, sein Wärmedämmvermögen ist deshalb bei der Berechnung des U-Werts unbedingt mit einzubeziehen.

Wärmestrahlung der Sonne

Auch die sogenannte „passive solare Wärmestrahlung“ spielt bei Fenstern eine wichtige Rolle. Wenn die Sonne an wolkenlosen Tagen auf das Fenster strahlt, heizt sich der Raum auf. Im Sommer ist das unerwünscht, im Winter kann es dagegen helfen, Heizkosten zu verringern.

Maßgeblich dafür sind:

  • die Lage, Größe und Ausrichtung der Fensterfläche
  • der sogenannte Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung (technisch als „g“ angegeben)
  • die Isolierung der Fensterfläche (U-Wert Glas)
  • die Verschattung der Fenster

Aus dem Verhältnis zwischen Wärmeeinstrahlung und Wärmeverlust kann dann der maximal mögliche Wärmegewinn an sonnigen Tagen berechnet werden. Bei hochwertigen Passivhausfenstern beträgt das Verhältnis von Wärmegewinn zu Wärmeverlust bis zu 20:1, es kann also an sonnigen Tagen 20 mal mehr Wärme aufgenommen werden, als verloren geht. Das senkt die Heizkosten massiv.

Artikelbild: Terroa/iStockphoto