Das Passivhausfenster und seine Komponenten

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Steigende Energiekosten führen dazu, dass Gebäudehüllen, insbesondere Fenster, weiter verbessert werden. Passivhausfenster und seine Komponenten Passivhausfenster werden immer häufiger in Gebäuden verbaut. Der Grund dafür ist unter anderem die letzte neue Energieeinsparverordnung (EnEV), welche erst 2014 verabschiedet wurde. In ihr wurden unter anderem Vorschriften für Passivhausfenster sowie den energieeffizienten Betrieb eines Gebäudes festgehalten.

Passivhausstandard ist die Zukunft

Es findet ein Umdenken in unserer Gesellschaft statt. Der Trend zum optimierten Wohnhaus geht weiter und vermutlich wird schon 2020 das Passivhaus der Standard sein.

Beim energieeffizienten Bauen kommt der moderne Häuslebauer und/oder Architekt nicht um Passivhausfenster herum. Alle Komponenten dieser bestens optimierten Fenster haben sich in den vergangenen Jahren weiterentwickelt. Es stellt sich mittlerweile nicht mehr die Frage ob Isolierglasfenster oder traditionelle Konstruktionen. Auch wird den Isolierglasfenstern nachgesagt, dass diese im Laufe der Zeit erblinden. Allerdings sind die verwendeten Materialien mittlerweile so gut, dass dies nur mehr selten der Fall ist. Vom energetischen Gesichtspunkt her kann die Wahl daher nur auf ein Isolierglasfenster fallen. Wobei heutzutage ein reines Isolierglas nicht mehr zum Einsatz kommt. Mittlerweile kommen nur noch Wärmeschutzverglasungen zum Einsatz.

 


       


 

Wann ist ein Fenster ein Passivhausfenster

Egal ob es ein , ein Holzfenster oder ein Alufenster ist - ein Fenster muss bestimmte Kriterien erfüllen, um überhaupt als Passivhausfenster bezeichnet zu werden. Das Maß aller Dinge hierbei ist der Wärmedurchgangskoeffizient (Uw-Wert => Er gilt für das gesamte Fenster). Er setzt sich aus dem Uf-Wert des Rahmens zusammen und aus dem Ug-Wert der Fensterverglasung. Früher gab es hierfür den K-Wert. Er war pauschaler als der jetzige U-wert und dadurch ungenau. Der Uw-Wert wird aus den einzelnen Komponenten eines Fensters berechnet. Hierbei gilt: Je kleiner der U-Wert umso besser die Wärmedämmung. Ab einem Uw-Wert von 0,8 W/(K·m²) gilt ein Fenster als Passivhausfenster. Außerdem spielt auch der Energiedurchlassgrad (g-Wert) der Fensterscheiben eine Rolle. .

Welche Materialien beim Kunststofffenster haben Einfluss auf den Uw-Wert?

Zuerst gilt zu klären aus welchen Komponenten ein Fenster besteht.

1 Verglasung
1.1 Glasabstandshalter
1.2 Fensterscheibe
1.3 Trocknungsmittel
1.4 Versiegelung

2 Flügel
2.1 Glasleiste
2.2 Dichtungen

3 Rahmen
3.1 Stahleinlage
3.2 Dritte Dichtungsebene

 

 

 

 

 

Die meiste Energie strömt beim Fenster durch das Glas. Hier können also die größten Energieeinsparungen erreicht werden. Ändert man lediglich eine Komponente so ist die wärmetechnische Auswirkungen auf den Gesamt Uw-Wert unterschiedlich.

 

Ist eine 3fach Verglasung notwendig?

Der geforderte Wert von 0,8 W/(K·m²) für Passivhausfenster ist mit einer 2fach Isolierverglasung, die mit einem herkömmlichen Gas (z.B. Argon) gefüllt ist, nicht zu erreichen. Deswegen ist es unabdingbar für ein Passivhausfenster eine 3fach Verglasung zu verwenden. Wie gut hierbei die Scheibe dämmt ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

1. Wie groß ist der Glaseinstand bzw. wie groß ist die Glasfalzhöhe?
Nach der DIN 18545 soll der Glaseinstand 2/3 der Glasfalzhöhe sein, darf aber nicht mehr als 20mm betragen.

2. Die Glasdicke ist entscheidend

3. Welcher Glasabstandshalter wird verwendet
Der Rand einer Verglasung leitet die Wärme und wirkt so wie eine Wärmebrücke. Diese Wärmebrücke wird als Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψg bezeichnet und fließt in die Berechnung des Uw-Wertes mit ein. Er wirkt auf die gesamte Länge der Verglasung. Um diesen Verlust nun zu kompensieren werden sogenannte „Warme Kanten“ (warm edges) verwendet. Warme Kante ist eine Kurzbezeichnung für wärmetechnisch verbesserte Abstandshaltersysteme.

 

Passivhausfenster – das Profil bringt‘s

Um den Uw-Wert weiter zu verbessern wurden im Laufe der Zeit auch die Profile weiter optimiert. Es wurden anstelle von 3-Kammern bis zu 6-Kammer Profile verwendet und eine 3. Mitteldichtung wurde mit integriert.

 

 

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Hintergrundwissen zum Passivhausfenster

Die thermische Behaglichkeit

Die thermische Behaglichkeit ist ein entscheidender Bestandteil eines Passivhausfensters. Dabei soll die mittlere Oberflächentemperatur der Innenoberfläche eines Fensters im Winter lediglich 3°C unter der Raumtemperatur liegen.

Diese thermische Behaglichkeit wurde in der DIN EN ISO 7730 festgehalten und gilt weltweit. Maßgebend hat hier der dänische Wissenschaftler P. O. Fanger mitgearbeitet. Er hat die fangersche Behaglichkeitsgleichung aufgestellt, die als der Zustand, in dem das Gefühl der Zufriedenheit mit der thermischen Umgebung herrscht, definiert wird.

Es werden 6 messbare Faktoren berücksichtigt:

  • Bekleidung
  • Körperliche Tätigkeit
  • Luftfeuchte
  • Luftgeschwindigkeit
  • Raumlufttemperatur
  • Oberflächentemperatur der Raumumschließungsflächen

 

Hierbei ist besonders das Verhältnis von Raumtemperatur und der Temperatur, die Wände, Boden, Decke und Fenster abstrahlen, maßgebend.

Passivhausfenster erfüllen dieses Behaglichkeits-Kriterium optimal. Zwei grundlegende Faktoren kennzeichnen ein Fenster als Passivhausfensters:

  • U-Wert
  • g-Wert (Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung)

 

Der U-Wert leitet sich von der mittleren Auslegungs-Außentemperatur ab. In Mitteleuropa liegt diese bei -10°C. Daraus ergibt sich der effektive Uw-Wert für Fenster von größer als 0,8 W/m²·K. Wie sich der Uw-Wert zusammensetzt, können Sie unter nachlesen.

Durch den Einsatz von Passivhausfenstern wird der Wärmeverlust eines Fensters generell herabgesetzt. Im Gegensatz zum handelsüblichen „normalen“ Fenster ist ein Passivhausfenster um den Faktor 2 besser.

Die Temperatur der Fensteroberfläche sinkt jedoch, auch in kalten Nächten bei einer Wohnraumtemperatur von 20°C, nicht unter 17°.  Somit werden Kaltluftseen, die sich gerne in Bodennähe bilden, auf ein Minimum gesenkt. Auch die Kältestrahlung, die normalerweise in der Nähe von Fenstern vor allem in den kalten Monaten spürbar ist, wird reduziert. Der menschliche Körper spürt somit keine Kältestrahlung mehr und empfindet das Raumklima als angenehm.

Mit dem Passivhausfenster indirekt heizen

Neben dem Behaglichkeitskriterium spielt der Gesamtenergiedurchlassgrad g (nach DIN 67507)  eine große Rolle. Er setzt sich zusammen aus direkter Sonnenenergietransmission τe und der sekundären Wärmeabgabe nach innen qi infolge der langwelligen Strahlung und Konvektion. g = τe+qi

Passivhausfenster haben beim Einsatz einer Dreifachverglasung jeweils auf der äußeren und inneren Verglasung eine Beschichtung im Scheibenzwischenraum aufgebracht. Diese Wärmeschutzbeschichtung lässt den größten Teil der Strahlung des Sonnenlichts in den Raum. Lediglich ein kleiner Teil wird reflexiert. Umgekehrt dazu sieht es bei der Wärmestrahlung aus. Nur ein kleiner Teil gelangt nach draußen. Der größte Teil der Wärmestrahlung wird wieder in den Raum reflexiert.

Im Übrigen spricht man hier tatsächlich von Reflexion. In der Physik nennt man diesen Vorgang so, bei dem Wellen an einer Grenzfläche zurückgeworfen werden. An diesen Grenzflächen, es können z.B. Möbel oder Wände sein, ändert sich der Wellenwiderstand der Strahlung. In unserem Fall ist es die Strahlung der Sonne.

Ein weiterer positiver Effekt: Die UV-Strahlung wird bis zu 90% ausgefiltert. Die Sonnenstrahlung wird dabei von den Gegenständen im Raum absorbiert und in Form von Wärme abgegeben. Es entsteht eine Art Wärmefalle. Die Energiekosten werden somit gesenkt.

Ein weiterer Effekt, den man feststellen kann ist der, dass sich die Glasscheibe durch die so entstehende Wärme im Innenraum weiter aufheizt, bis sie über der Temperatur des Innenraums liegt. Dadurch bleibt ein Wärmeaustausch mit der kälteren Außenluft aus.

 


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