Die Fenster sind die Augen eines Gebäudes, sie lassen Licht ins Gebäude dringen und die Bewohner nach draussen blicken. Sie schützen vor den Witterungseinflüssen und Lärm, sie dienen aber auch als Wärmequelle, als Lüftungsöffnung und als Notausstieg. In diesem Beitrag werden die energetischen Eingenschaften von Fenstern behandelt.
Energetische Aspekte von Fenstern
Fenster sind ein nicht wegzudenkender Bestandteil eines Gebäudes. In den letzten 20 Jahren hat sich die energetische Qualität von Fenstern mehr als verdoppelt.
Bei Energiekosten 20 Rp./kWh und einer Nutzungsdauer von 40 Jahren sind Fenster mit einem U-Wert von 1 W/m²K rentabel.
Das Fensterglas
Modernes Fensterglas hat weniger Wärmeverlust als eine ungedämmte Ziegelwand. Bei alten Fenster isolierte der Fensterrahmen doppelt so gut wie das Fensterglas, bei neuen Fenstern ist es umgekehrt, wobei auch der Rahmen besser geworden ist. Dies wird durch eine Mehrfachverglasung erreicht. Wo man früher 1 Glas hatte, werden heute 3 Scheiben verwendet. Zusätzlich werden die Scheiben mit einer Wärmereflexionsschicht ausgestattet.
| Verglasung pro m2 Fenster | U-Wert [W/m2K] | Verlust pro Jahr [kWh] | Heizölverbrauch in Liter pro Jahr | Kommentar |
|---|---|---|---|---|
| 1 fach | 5.8 | 490 | 58 | Üblich bis 1970 |
| 2 fach | 2.5 | 210 | 25 | Üblich bis 2000 |
| 3 fach | 1.0 | 85 | 10 | Üblich ab 2010 |
Sehr gute Fenster haben heute einen Uw-Wert von 0.7 W/m²K, was einem jährlichen Heizwärmeverlust von etwa 60 kWh pro m² Fenster und Jahr entspricht. Auf der anderen Seite lassen solche Fenster auch weniger Sonnenwärme in den Raum dringen, was im Winter von Nachteil ist, aber im Sommer vorteilhaft ist.
Bei der Dreifachverglasung hat es 2 Gasräume zwischen den Gläsern. Der Wärmeaustausch über das zirkulierende Gas erfolgt über 2 Stufen und wird dadurch deutlich reduziert. Nebst einem grossen Abstand zwischen den Scheiben kann zusätzlich ein Gas mit guten Isolationseigenschaften eingesetzt werden, wie Argon oder das teurere Krypton. Die theoretisch beste Lösung wäre ein Vakuum zwischen den Scheiben, welches nur Strahlungsenergie durchlässt. Dies ist wegen dem Luftdruck von 1 bar (10 Tonnen Kraft auf einen Quadratmeter) sehr dicke Gläser oder Abstandhalter erfordern würde. In der Praxis ist nach einigen Jahren anstelle der teuren Edelgase oder Vakuum zwischen den Scheiben nur noch Luft, da es irgendwann Lecks gibt.
Nebst den Gläsern spielt die Verbindung der einzelnen Scheiben, der sogenannte Glasrahmenverbund eine Rolle. Schlecht ist eine Ausführung aus dem gut Wärme leitenden Aluminium, besser ist da Chromstahl oder noch besser ein Kunststoff.
Der Fensterrahmen
So gut die heutigen Fenstergläser auch sind, so muss doch immer der Fensterahmen mit in Betracht gezogen werden. Der Rahmen fungiert dabei als Wärmebrücke und ist schwer zu isolieren. Bei Passivenergiehäusern wird viel Wert auf einen dicken Rahmen gelegt, was teuer ist und klobig wirkt, aber eine weitere Energieeinsparung ergibt. Während Rahmen früher vorwiegend aus Holz hergestellt wurden wird heute immer öfter Kunststoff verwendet. Falls man das Fenster öffnen kann, ist auch die Dichtigkeit ein wichtiger Punkt. Alte Fenster weisen dabei vielfach eine schlechte Dichtung auf. Ein einfacher Test um die Dichtung zu überprüfen, besteht darin, ein Papierblatt in das Fenster einzuklemmen. Wenn sich das Blatt nach dem Schliessen des Fensters einfach herausziehen lässt, handelt es sich um eine schlechte Dichtung.
Energiegewinn durch Fenster
Der Energieverlust von Fenstern ist jedoch nur eine Seite der Energiebilanz. Im Gegensatz zu Wänden kann durch Fenster auch Wärmestrahlung in das Gebäude gelangen. Im Winter ist das willkommen, im Sommer kann das zu einer Überhitzung der Räume führen, welche mit Abschattung reduziert werden kann. Die Abschattung muss auf der Aussenseite angebracht werden, denn bei einer Innenmontage ist die Wärme schon drin.
Das ist der Grund, dass moderne Neubauten meist relativ grosse Fenster aufweisen. Der relative Energieverlust des Rahmens wird immer kleiner, je grösser man die Fensterfläche macht. Mehr Fläche für Sonneneinstrahlung bedeutet mehr Wärme und Licht. Gute Südfenster haben über den Winter mehr Wärmegewinn durch die Sonne als Wärmeverlust durch die tiefe Aussentemperatur. Es ist sinnvoll, die Fenster auf der Südseite so gross wie möglich zu bauen, wenn der Raum die Wärme aufnehmen kann. Fenster auf der Nordseite sollten im Gegensatz dazu kleiner sein und in geringer Anzahl eingebaut werden.
Wenn die Räume im Sommer technisch gekühlt werden (Klimaanlage), ist in Bezug auf die Grösse der Fensterfläche eine Energiebilanz über das ganze Jahr anzustellen.