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Die Besonderheiten beim Passivhausfenster

Was ist ein Passivhaus?

Ein Passivhaus zeichnet sich dadurch aus, dass keine zusätzliche, "aktive" Heizenergie zugeführt werden muss. Das Haus ist so gut isoliert, dass sämtliche Heizenergie durch Sonneneinstrahlung, die abgestrahlte Körperwärme und überschüssige Wärmeenergie von elektrischen Verbrauchern wie Herd, Elektrogeräten oder Beleuchtung geliefert wird. Voraussetzung dafür ist eine Belüftungsanlage, die der nach außen abgegebenen Luft die Restwärme entzieht und damit die einströmende Frischluft erwärmt. Außerdem muss die Gebäudehülle sehr gute Dämmeigenschaften vorweisen.

Die vom Gesetzgeber definierte Passivhausnorm legt fest, dass bei einem Passivhaus der jährliche Heizwärmebedarf inklusive Warmwasserbereitung 15 kWh pro m² Wohnfläche (Kilowattstunde pro Quadratmeter Wohnfläche) nicht überschreiten darf. Auch eine Lüftungsanlage verbraucht ja Energie und die meisten Passivhäuser verfügen über eine Zusatzbeheizung für den Brauchwasserspeicher, falls die Sonneneinstrahlung auf dem Kollektorenfeld nicht ausreicht, um Warmwasser bereitzustellen. Solche Verbraucher dürfen den oben genannten Wert nicht überschreiten.

Der Effekt von Passivhausfenstern in der Gebäudehülle

Damit eine Gebäudehülle aus Wänden, Böden und Decken für ein Passivhaus geeignet ist, darf sie einen Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) von höchstens 0,15 W/(m²K) haben. Dieser Wert drückt in Watt pro Quadratmeter und Kelvin Temperaturdifferenz aus, wie viel Wärme durch einen Quadratmeter Fläche zur kälteren Seite hin verloren geht. Fensterflächen können naturgemäß nicht ganz so gut gedämmt werden, sind sie doch Öffnungen, die den Kontakt zur Außenwelt ermöglichen. Für den Passivhausstandard ist festgelegt, dass sie 0,8 W/(m²K) erreichen oder unterschreiten müssen. Da mit diesem physikalischen Wert nur Physiker und Bautechniker etwas anfangen können, sei hier das Heizenergieäquivalent angeführt: Durch einen Quadratmeter Fensterfläche mit einem U-Wert von 0,8 W/(m²K) entweicht in einem ganzen Jahr nur so viel Wärme aus einem Haus, wie mit sieben Liter Heizöl erzeugt werden kann. Da ein Fenster bei Südausrichtung und in geringerem Maß bei Ost- oder Westausrichtung gleichzeitig durch eingefangene Sonnenwärme zum Heizen des Hauses beiträgt, hat ein solches Passivhausfenster letztlich eine positive Energiebilanz für ein Gebäude.

Die Verglasung von Fenstern im Passivhausstandard

Damit ein Fenster Passivhausstandard erreichen kann, müssen einige konstruktive Merkmale erfüllt sein. Zunächst ist eine dreifache Wärmeschutzverglasung notwendig, die einen Ug-Wert (das g steht für Englisch "glazing" und bezeichnet den U-Wert für die Verglasung) von deutlich unter den angestrebten 0,8 W/(m²K) erreicht. Das ist notwendig, weil die Uf-Werte (f für Englisch "frame" Rahmen) auch bei besten Materialien die 0,8 W/(m²K) nicht erreichen. Damit der Gesamtwert für das Fenster (Uw-Wert, w für Englisch "window" also Fenster) die erforderlichen 0,8 W/(m²K) erreicht, muss die Verglasung entsprechend besser sein. Im Ug-Wert wird der Wärmedurchgangskoeffizient für die Verglasung inklusive Randverbund angegeben. Der Randverbund der Verglasung besteht aus Abstandshaltern, die die einzelnen Scheiben halten. Diese wurden früher vorwiegend aus Aluminium gefertigt, das aber wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit für den Passivhausstandard nicht geeignet ist. Moderne Abstandshalter, die einen Scheibenverbund "Warme Kante" ermöglichen, werden aus Composite Kunststoff oder aus Edelstahl hergestellt, der mit Kunststoff ummantelt ist. Der Begriff "Warme Kante" sagt aus, dass die Temperatur innen an der Glasfläche am Rand nur minimal geringer ist als in der Mitte. Dies ist notwendig für den guten U-Wert des ganzen Scheibenverbundes, es bewirkt aber gleichzeitig, dass solche Scheiben für ein behagliches Wohnklima sorgen. Eine hohe Temperaturdifferenz zwischen Scheibenmitte und Rand führt zu einer Luftbewegung im Raum durch Konvektion, die als unangenehme Zugluft wahrgenommen wird. Das wird durch ein Passivhausfenster mit "Warmer Kante" ausgeschlossen. Das bedeutet auch, dass die gefühlte Temperatur höher ist, als die effektive, was wiederum zu Energieeinsparungen führt.

Rahmenprofile für Passivhausfenster

Welche Eigenschaften müssen Rahmenprofile aufweisen, damit sie für Passivhausfenster geeignet sind? Da ist zunächst der Dämmwert des Materials an sich zu bewerten. Holz besitzt als Material schon einen sehr guten U-Wert. Wird es in der richtigen Weise verbaut, so kann damit ein Fenster im Passivhausstandard konstruiert werden. Metall leitet Wärme gut, insofern sind Fenster mit Metallrahmen nur in Verbindung mit Kunststoffbauteilen passivhausgeeignet, die für entsprechende Wärmedämmung sorgen. Fensterprofile aus Kunststoff müssen so konstruiert sein, dass mehrere in sich abgeschlossene Luftkammern für einen guten Uf-Wert sorgen.

Unabhängig vom verwendeten Material ist es erforderlich, dass die Fensterprofile am Übergang zwischen Fensterstock und Fensterflügel über drei Dichtungsebenen verfügen. Dadurch entstehen auch an dieser Stelle zwei abgeschlossene Luftkammern, die bei geschlossenem Fenster für einen sehr guten Uf-Wert sorgen. 

Merkmale eines Passivhausfensters auf einen Blick:

  • Uw-Wert bei 0,8 W/(m²K) oder besser
  • Dreifachverglasung
  • Abstandshalter "Warme Kante"
  • Geeignete Rahmenprofile für sehr guten Uf-Wert
  • Drei Dichtungsebenen mit zwei abgeschlossenen Luftkammern zwischen Fensterstock und Fensterflügel
  • Beschichtete Scheiben
  • Edelgasfüllung der Scheibenzwischenräume

Die Energiebilanz von Passivhausfenstern

Die verwendeten Scheiben bei einer Wärmeschutzverglasung werden einseitig mit Metall beschichtet, was dafür sorgt, dass die langwellige Sonnenstrahlung eindringen kann, die kurzwellige Wärmestrahlung aus dem Raum aber nicht wieder nach draußen dringt. So funktionieren die Fenster noch stärker als Wärmefalle für die einfallende Sonnenwärme, als dies schon bei normalem Glas der Fall ist. Außerdem werden die Scheibenzwischenräume mit einem Edelgas, meist Argon, befüllt, was die Dämmleistung noch weiter erhöht.

Fenster, die auf die beschriebene Weise konstruiert und ausgeführt sind, haben eine positive Energiebilanz für ein Haus, sofern sie nach Süden ausgerichtet sind. Das heißt, sie fangen über ein Jahr gesehen mehr Wärme aus Sonnenenergie ein, als sie durch ihre Fläche verlieren. Das macht auch klar, warum im Passivhaus nach Süden ausgerichtet Fensterflächen möglichst groß, nach Norden ausgerichtete dagegen möglichst klein geplant werden.


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