Fenster und Behaglichkeit:
der qualitative Unterschied

Der Unterschied in der Qualität zeigt sich bei niedrigen Außentemperaturen.

Im folgenden Kurzfilm liegt die Außentemperatur bei -14 °C und die Raumtemperatur bei 20 °C.
Dann hat die Oberfläche eines normalen EnEV-Fensters im Mittel eine Temperatur von nur etwa 13°C. Die Luft kühlt sich an der Oberfläche ab. Die kalte Luft fällt am Fenster entlang nach unten, denn sie ist dichter als die umgebende Raumluft. Am Boden wird die Luft umgelenkt und breitet sich weit in den Raum hinein aus. Ein wabernder Kaltluftsee mit blauer Farbe ist zu erkennen. In einer Höhe von 10 cm herrscht am Boden eine Lufttemperatur von nur etwa 17°C, in einer Höhe von 1,10 m sind es 20 °C. Die Differenz zwischen den Lufttemperaturen am Kopf und am Fuß beträgt beim normalen EnEV-Fenster etwa 3°. Jedenfalls, so lange kein Heizkörper unter dem Fenster steht.

So weit die Situation beim EnEV-Fenster, das im ersten Teil des Filmes mit einem weißen Hintergrund zu sehen ist. Nun zum Passivhaus-Fenster. Das hat etwa nur den halben Wärmeverlust - die Oberflächentemperatur des Passivhaus-Fensters liegt daher unter den hier gegebenen Bedingungen bei etwa 16 °C. Im Film schlägt die Hintergrundfarbe beim Auswechseln des Fensters in ein Passivhausfenster auf hellgelb um. Jetzt fällt viel weniger und deutlich wärmere Luft am Fenster ab - der Kaltluftsee verschwindet, auch am Boden steigt die Lufttemperatur an, und zwar auf 18,4 °C. Die Differenz der Temperaturen zwischen Kopf und Fuß liegt beim Passivhaus-Fenster nur noch bei 1,6 ° - die Behaglichkeitsbedingung nach der internationalen Normung wird erfüllt. Mit einem Passivhausfenster ist es im Wohnraum behaglich, unabhängig davon, wo sich die Heizflächen befinden und auf welche Art die Wärme zugeführt wird. Selbstverständlich setzt das voraus, dass auch die übrigen Baukomponenten den Anforderungen des Passivhaus-Standards genügen.

Mitglieder der IG-Passivhaus können den Kurzfilm in einer hochaufgelösten Fassung aus dem Mitgliederbereich der IG-Passivhaus Deutschland herunterladen (Rubrik Vorträge/Rundbriefe). Die Temperaturschichtungen wurden mit dem CFD-Programm FLUENT von Jürgen Schnieders am PHI berechnet (CFD = computational fluid dynamics, numerische Strömungsmechanik). Es handelt sich dabei um eine sehr moderne und aufwändige Methode, mit der z.B. auch Flugzeuge, u.a. das Space-Shuttle, optimiert werden. Gerade die Berechnung einer freien Strömung, bei der im Raum grundsätzlich Turbulenz vorliegt, erfordert auch heute noch eine sehr sorgfältige Berücksichtigung der physikalischen Randbedingungen.

Die hier vorgestellten Ergebnisse sind ausführlicher in folgendem Bericht enthalten:

Pfluger, R.; Schnieders, J.; Kaufmann, B.; Feist, W.: Hochwärmedämmende Fenstersysteme: Untersuchung und Optimierung im eingebauten Zustand (Anhang zu Teilbericht A), Internet-Publikation pdf, 3,5 MB (Achtung, große Datei).

Die Ergebnisse der CFD-Simulationen wurden von Jürgen Schnieders, Werner Betschart und Wolfgang Feist an Hand von Messungen in einem Passivhaus-Wohnraum validiert, publiziert in:

Schnieders, J.; Betschart, W.; Feist, W.: Raumluftströmungen im Passivhaus: Messung und Simulation; HLH 03-2002, Seite 61. Kurzfassung im Internet: Bewohnererfahrung


Die Messungen zur Luftschichtung in einem Passivhaus bei
Luzern stimmen mit den CFD-Simulationen mit dem
Programm FLUENT bei ausreichend feiner
Diskretisierung ziemlich gut überein.

 

Ein Warmfenster mit Uw unter 0,8 W/(m²K) garantiert sehr gute Behaglichkeit.


Die Praxis bestätigt es:
Das Bild zeigt die Innenthermographie eines Passivhausfensters: Die ungestörten Oberflächen von Verglasung und Rahmen sind gleichmäßig warm (18 bis 19°C in diesem Bild; die Außentemperatur lag hier bei 2,5 °C, die Raumtemperatur bei 22 °C).

Mehr über die aktuelle Passivhaustagung in Bregenz: www.passivhaustagung.de.



Worauf ist zu achten bei Passivhaus-Fenstern?

Entscheidend für das Passivhaus ist das Behaglichkeitskriterium. Das zeigt die Animation der Temperaturschichtung. Die mittlere Oberflächentemperatur der Fenster-Innenoberfläche inklusive aller Anschlussdetails darf nicht zu klein werden. Daraus lassen sich für jede Klimaregion Anforderungen an den Fenster-U-Wert ableiten. Für Mitteleuropa ergibt sich daraus die

Anforderung:

Der Fenster-U-Wert soll
nicht größer als 0,8 W/(m²K) sein.

Das wird durch das Passivhaus Institut geprüft und durch das
-Logo bestätigt.

Mehr Informationen zu Passivhausfenstern.


12. Passivhaustagung

Passivhausfenster unterschiedlicher Bauart sind auf der Begleitausstellung zu besichtigen. Übrigens: Diese Spitzenprodukte des Fensterbaus in Europa eignen sich auch sehr gut für die Modernisierung von bestehenden Gebäuden.

Dieser Link führt zu Basisinformationen zum Thema Passivhaus.

Link zur Homepage des Passivhaus Institutes:

(Überarbeitet: 18.08.2007 Autor: W.Feist  © Passivhaus Institut; unveränderte Wiedergabe unter Angabe der Quelle gestattet)