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Wärmedämmung mit Fenstern aus Isolierglas

Wie funktioniert der Wärmeschutz von Isolierglas und worauf muss beim Kauf geachtet werden?

Gerade bei altem Fensterglas überhitzen Räume im Sommer und lassen im Winter zu viel Wärme nach außen. Im Sommer müssen die Räume daher zusätzlich klimatisiert und im Winter zusätzlich beheizt werden. Aufgrund der Glaskonstruktion hilft der Einsatz modernen Isolierglases dabei, vor allem Energie einzusparen aber auch vor Lärm zu schützen.

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Thermische Wirkungsweise von Isolierglas

Sinken die Außentemperaturen, kann die Innenscheibe bei Einfachverglasungen oder bei Isolierverglasungen ohne Beschichtung und ohne Wärme dämmendes Edelgas im Scheibenzwischenraum sehr kalt werden. An der kalten Scheibenoberfläche kühlt sich die Luft dann ab, fällt nach unten und es kommt in Fensternähe zu Zugerscheinungen auch wenn der Fensterrahmen dicht ist. Bei wärmedämmendem Isolierglas ist der Temperaturunterschied zwischen der Raumtemperatur und der Oberflächentemperatur der inneren Fensterfläche hingegen minimal.

Diese positiven thermischen Eigenschaften des Isolierglases liegen darin begründet, dass Wärmeschutzfenster aus Isolierglas konstruktionsbedingt mehr Energie aufnehmen können, als sie abgeben. Damit unterscheidet sich die Wärmedämmung bei modernen Dreifachverglasungen kaum noch vom gut gedämmten Mauerwerk und ist um ein Fünf- bis Sechsfaches besser als bei Doppelverglasungen ohne Funktionsbeschichtung.

Moderne Isolierglasfenster sorgen für Gemütlichkeit bei jedem Wetter. (Foto: Josefine Unterhauser/ Saint-Gobain Glass)
Moderne Isolierglasfenster sorgen für Gemütlichkeit bei jedem Wetter. (Foto: Josefine Unterhauser/ Saint-Gobain Glass)

Aufbau und Wärmeschutz von Isolierglasfenstern

Als Isolierglas bezeichnet man ein Zwei- oder Mehrscheiben-Glas mit mindestens einer zum Scheibenzwischenraum hin beschichteten Oberfläche. Der Scheibenzwischenraum ist mit Luft oder einem Edelgas meist Argon oder Krypton gefüllt. Die Wärmedämmeigenschaft wird durch Auftragen einer hauchdünnen transparenten Beschichtung erreicht.

Die Wärmeschutzfunktion beruht dabei nicht nur auf dem Einsatz des Isolierglas, sondern ist das Ergebnis einer Kombination von Rahmenprofil, Glas und der Art des Einbaus. So sind z. B. die Fensterrahmen mit einem individuellen Materialmix, Luftkammern unterschiedlicher Größe, effektiven Dichtungen und besonderen Dämmmaterialien gefertigt, sodass keine Wärmebrücken entstehen.

Alle Fenster, die vor 1995 produziert und eingebaut wurden, entsprechen in der Regel nicht mehr diesem Stand der Technik. Daher sollte man diese Fenster austauschen.

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U-Wert gibt Wärmedämmeigenschaft wieder

Ein geringerer Wärmeverlust durch bessere Wärmedämmung führt zu höheren Temperaturen an der raumseitigen Scheibenoberfläche und damit zu mehr Behaglichkeit im Raum. Inwieweit Isolierglas dies gewährleistet drückt sich durch den so genannten U-Wert als Maß für den Wärmeverlust durch ein Bauteil aus. Dabei gilt: Je kleiner der U-Wert, desto höher die Wärmedämmeigenschaft des Isolierglases.

Während frühere Doppelverglasungen bestenfalls U-Werte von 3,0 W/m2K erreichten und Einfachverglasungen sogar nur 6 W/m2K, weisen heutige Zweifach-Isoliergläser U-Werte von nur noch 1 W/m2K auf. Im Vergleich zu veralteten Doppelverglasungen wird der Wärmeverlust so um ein Drittel reduziert. Auch die hohen Anforderungen der Energieeinsparverordnung lassen sich mit Isoliergläsern problemlos erfüllen.

CLIMAPLUS ULTRA N sind hochdämmende Zweifach-Isoliergläser mit einem edelmetallbeschichteten Basisglas. (Foto: energie-experten.org)
CLIMAPLUS ULTRA N sind hochdämmende Zweifach-Isoliergläser mit einem edelmetallbeschichteten Basisglas und Ug-Werten bis 1,0 W/m².K. Eine hauchdünne, farbneutrale Funktionsbeschichtung reflektiert fast vollständig die Wärmestrahlung aus dem beheizten Gebäude. (Foto: energie-experten.org)

Rechenbeispiel: In einem typischen Einfamilienhaus mit ca. 25 m2 Fläche Verglasung aus einem älteren Isolierglas (Ug-Wert 3,0 W/ m2K) werden pro Heizperiode durchschnittlich etwa 800 Liter Heizöl für den Wärmeverlustausgleich benötigt. Dabei entweichen mehr als 2.000 kg Kohlendioxid in die Atmosphäre. Dagegen wird der Heizölbedarf beim Einsatz eines Zweifach-Isolierglases auf nur noch 250 Liter Öl gesenkt und der Ausstoß an Kohlendioxid reduziert sich auf rund 675 kg. So führt ein Austausch des älteren Isolierglases zu einer Reduktion des Heizölverbrauchs und der Umweltbelastung um mehr als 65 Prozent.

Einsatz von Isolierglas als Schallschutzglas

Nichttransparente Außenwandflächen wie etwa Mauerwerk schützen meist gut gegen Lärm. Einen ähnlichen Lärmschutz kann Isolierglas gewährleisten, ohne dass auf Wärmedämmung, Transparenz und lichte und helle Räume verzichtet werden muss. Ein solches Schallschutzglas weist dabei einen größeren Scheibenzwischenraum und einen asymmetrischen Scheibenaufbau bei gleichzeitig erhöhter Glasmasse bzw. dickeren Einzelscheiben auf. Noch leistungsfähiger sind Glastypen, bei denen ein Verbundglas eingesetzt wird. Dieses setzt sich aus zwei Glasscheiben und einer zusätzlichen integrierten Schallschutzfolie zusammen.

So kann Isolierglas den Schall um rund 40 Dezibel reduzieren, wobei das menschliche Ohr bereits eine Reduzierung von 10 Dezibel als Halbierung des Lärms empfindet. Auch bei Überkopfverglasungen wie zum Beispiel in Wintergärten dämpfen Lärmschutzgläser laute Geräusche durch prasselnden Regen oder sogar Hagel um etwa 10 Dezibel und sorgen gleichzeitig für größtmögliche Sicherheit.

Fensterrahmen mit Mehrkammerprofilen sorgen in Verbindung mit Isolierglas für eine optimale Wärmedämmung des Fensters (Foto: energie-experten.org)
Fensterrahmen mit Mehrkammerprofilen sorgen in Verbindung mit Isolierglas für eine optimale Wärmedämmung des Fensters (Foto: energie-experten.org)

Gebäudeintegrierte Photovoltaik nutzt Isolierglas

Isolierglas wird aber nicht nur im privaten wie auch im gewerblichen Baubereich als Fenster und Fenstertüren, als Außentüren, Dachverglasungen, als Verglasung von Wintergärten oder als Glaswände eingesetzt, sondern auch in gebäudeintegrierten Photovoltaik-Modulen (Building Integrated Photovoltaics BIPV).

Durch den Einsatz von Isolierglas können bauliche Anforderungen an Statik und Sicherheit mit umweltfreundlicher PV-Stromerzeugung und vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten über Fassadenmodule kombiniert werden. Die Masdar PV GmbH ist dabei aktuell einer der wenigen Hersteller von Dünnschicht-PV-Modulen, die Isolierglas einsetzen und nach IEC 61646 und EN 61720 zertifiziert sind.

RAL-Gütezeichen für Mehrscheiben-Isolierglas

Wer neue Isolierglasfenster kaufen möchte, der sollte sich nicht am CE-Zeichen, sondern an der Zertifizierung der RAL-Gütegemeinschaft Mehrscheiben-Isolierglas (GMI) orientieren. Im Auftrag der GMI untersuchen neutrale Prüfinstitute die Herstellung des Isolierglases u.a. hinsichtlich der Funktionsbeschichtung auf dem Glas, die maßgebend für die Ermittlung des U- und des g-Wertes ist. Zudem werden beim Hersteller die funktionsrelevanten Eigenschaften des fertigen Isolierglases überwacht, zu denen hauptsächlich die für die dauerhafte Haltbarkeit des Glases wichtige Dichtheit des Randverbundes zählt. Entsprechen alle Herstellungsschritte den Qualitätsanforderungen der RAL-Gütegemeinschaft, dürfen die Isolierglashersteller ihre Produkte mit dem entsprechenden Gütesiegel im Verkauf bewerben.

An den Gütezeichen "Mehrscheiben-Isolierglas" kann man die gütegesicherte Qualität eines Glases erkennen. (Grafik: GMI)
An den Gütezeichen "Mehrscheiben-Isolierglas" kann man die gütegesicherte Qualität eines Glases erkennen. (Grafik: GMI)

Innovative Isolierglas-Varianten

Druckentspanntes Isolierglas

Bei normalem Isolierglas ist der Scheibenzwischenraum mit Edelgas befüllt und somit hermetisch abgeschlossen. Da Klimalasten zu Verformungen führen, kann der innenliegende Sonnenschutz eingeklemmt werden. Bei Isolierglas mit größerem Scheibenzwischenraum, der für den Einbau eines Sonnenschutzes bessere Bedingungen bietet, entstehen jedoch erhöhte Belastungen auf den Randverbund und den Glasscheiben. Dies kann dann zur Undichtigkeit und Glasbruch führen.

Der SWISSPACER Air sorgt für Druckausgleich im Isolierglas. Durch die jetzt vom DIBt erteilte Zulassung ist das Bauteil die einzige Lösung, die ein zugelassenes Isolierglas mit Druckausgleich ermöglicht. (Foto: SWISSPACER)
Der SWISSPACER Air sorgt für Druckausgleich im Isolierglas. Durch die jetzt vom DIBt erteilte Zulassung ist das Bauteil die einzige Lösung, die ein zugelassenes Isolierglas mit Druckausgleich ermöglicht. (Foto: SWISSPACER)

Um dies auszuschließen, müssten große Scheibenzwischenräume an den äußeren Luftdruck angekoppelt werden, um die Klimalasten auszuschalten. Eine solche Konstruktion wird auch als druckentspanntes Isolierglas bezeichnet.

Druckentspanntes Isolierglas bietet neben der Möglichkeit, Bauteile jeglicher Art in den Scheibenzwischenraum besser zu integrieren, auch den Vorteil, Isolierglas mit mehr als drei Scheiben und damit besserem Ug-Wert als auch Isolierglas mit größerer Bautiefe mit verringerten Wärmebrücken herzustellen. Zudem kann bei druckentspanntem Isolierglas die Luftschalldämmung verbessert und das Glasbruchrisiko verringert werden.

Isolierglas mit Vakuum

Dreischeiben-Isolierverglasungen bieten mit die höchsten U-Werte im Bereich von 0,5 bis 0,7 W/m2K. Dies hat jedoch baulich den Nachteil, dass 3-fache Isolierglasscheiben einige Zentimeter dick und damit recht schwer sind. Zudem ist auch die Edelgas-Befüllung aufgrund des größeren Scheibenzwischenraumes teurer als bei einer Zweischeiben-Isolierverglasung.

Eine innovative Weiterentwicklung stellen diesbezüglich Vakuum-Isolierverglasungen dar, bei denen die Luft im Scheibenzwischenraum nahezu komplett evakuiert wird. Mit einer Dicke von weniger als 10 mm bei einer Glasdicke von 4mm ist der Systemaufbau des Isolierglases sehr schlank und leicht. Ein gasdichter und elastischer Randverbund verbindet die 3 bis 4 mm starken Außenscheiben in einem Abstand von unter 1 mm.

Nachteilig ist, dass aus dem Vakuum ein erheblicher Druck auf die Glasscheiben resultiert. Er liegt im Bereich von zehn Tonnen pro Quadratmeter. Dies erfordert den Einsatz von kleinen, kaum wahrnehmbaren Stützkörpern, die in einem regelmäßigen Raster zwischen den Gläsern angeordnet werden.

Das Saint-Gobain GLASSOLUTIONS Isolierglas-Center bietet Leichtverglasungen CLIMATOP® XN Light und CLIMATOP® XN Extra Light als Alternative zu den schweren 3-fach-Isoliergläsern an. (Grafik: Saint-Gobain Glassolutions Isolierglas-Center GmbH)
Als Alternative zu den schweren Dreifach-Isoliergläsern bietet das Saint-Gobain GLASSOLUTIONS Isolierglas-Center Leichtverglasungen CLIMATOP® XN Light und CLIMATOP® XN Extra Light. Damit lassen sich beispielsweise Dreifach-Isoliergläser 3/14/3/14/3 verwirklichen (herkömmlicher Aufbau 4/14/4/14/4). Diese bringen statt der konventionellen 30 kg/m² nur noch 22,5 kg/m² auf die Waage. Mit der jüngsten Entwicklung CLIMATOP® XN Extra Light sind beispielsweise 3-fach-Verglasungen mit nur 20 kg/m² möglich (Aufbau 3/2/3). Sie liegen damit in der Gewichtsordnung der früheren Standard Zweifach-Verglasungen. (Grafik: Saint-Gobain Glassolutions Isolierglas-Center GmbH)

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"Wärmedämmung mit Fenstern aus Isolierglas" wurde am 23.04.2020 das letzte Mal aktualisiert.