U-Wert von Fenstern: Einheiten, Variationen und Berechnung

Gemäß des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) muss hierzulande für jedes Bauvorhaben ein rechnerischer Nachweis für den Wärmeschutz erfolgen. Diese Berechnung basiert auf den U-Werten der verschiedenen Bauteile, nicht zuletzt auf jenen der gewählten Fenster.

Mit dem U-Wert ist der sogenannte Wärmedurchgangskoeffizient gemeint. Anhand dieses Wertes lässt sich die Menge an Energie, die bei einem Gebäude etwa durch ein Fenster nach draußen verloren geht (Transmissionswärmeverlust), beziffern.

Der U-Wert wird mit der physikalischen Größe W/(m²K) (Watt/Quadratmeter x Kelvin) angegeben.

Mit der Berechnung lässt sich der Wärmeverlust je Quadratmeter in einer bestimmten Zeiteinheit feststellen, wobei sich die Lufttemperatur auf beiden Seiten um 1 Kelvin ändert. Konkret gibt die Multiplikation des U-Wertes eines Fensters mit der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen die Leistung des Wärmestroms nach außen, welcher pro Quadratmeter Fensterfläche auftritt, an.

Fenster mit einem niedrigen U-Wert weisen einen geringeren Wärmeverlust auf. Standardfenster mit einer Zweifachverglasung verfügen über einen U-Wert von ca. 1,1 bis 1,2 W/(m²K). Als gute Werte für einen Neubau gelten 0,8 bis 0,9 W/(m²K). Erreichen lassen sich diese durch hochwertige Fensterprofile und Dreifachverglasung.

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U-Wert ist nicht gleich U-Wert. Daher lohnt sich der Blick auf die verschiedenen Einheiten, um noch vor der Wahl und dem Einbau der Fenster einen Überblick für deren zugrundeliegenden Eigenschaften zu gewinnen.

Da der Rahmen tendenziell schlechter dämmt, ist der U_f-Wert fast immer höher als der U_g-Wert. Das liegt daran, dass Fensterrahmen oft aus Materialien wie Kunststoff, Aluminium oder Holz bestehen, die eine geringere Wärmedämmung bieten als die Verglasung selbst.

Zudem wird die Wärmedämmung des Rahmens durch die vielen Übergänge, Dichtungen und teilweise wärmeleitfähige Verstärkungen beeinträchtigt.

Der U_g-Wert bezieht sich auf die Verglasung, wobei das "g" für "glazing" steht. Der Wert gibt an, wie viel Wärme explizit durch das Fensterglas entweicht. Der U_g-Wert kann durch die Bauweise des Fensters sowie konstruktive Feinheiten signifikant verändert werden, was idealerweise zu einer Verbesserung des Gesamtwertes führt.

Der U_f-Wert des Fensters meint den Wärmedurchgangskoeffizienten des Rahmens – das "f" steht hierbei für "frame". Der Wert gibt an, wie viel Wärme allein durch den Fensterrahmen (bis zur Glasscheibe) verloren geht. Um Wärmeverluste zu minimieren, ist die Dämmung des Rahmens entscheidend.

Mit dem U_w-Wert wird letztlich der gesamte Wärmedurchgangskoeffizientz des Fensters angegeben. Dementsprechend steht das "w" für "window".

Aber Vorsicht: dieser Wert entspricht nicht einfach der Summe aus U_f- und U_g-Wert.

Um den gesamten Wärmewert von Fenstern zu berechnen, spielen weitere Parameter eine Rolle:

• Glasfläche / Anteil = A_g-Wert
• Rahmenfläche / Anteil = A_f-Wert
• Fensterfläche (Außenmaß Rahmen) = A_w-Wert, bestehend aus A_g-Wert (Glasfläche) und A_f-Wert (Rahmenfläche)
• Wärmebrückenverluste des Randverbund Ψ = Ψ_g-Wert
• Gesamtumfangslänge der Verglasung = l_g-Wert

All diese Angaben werden nach einer Formel gemäß DIN 18599 miteinander verrechnet, um den Gesamt-U-Wert des Fensters zu erhalten.

\(U_w = {A_g \cdot U_g + A_f \cdot U_f + l_g \cdot ψ_g \over A_g + A_f}\)

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Je nach Fenstertyp unterscheiden sich auch die Wärmedurchgangskoeffizienten für die Fenstergläser. In jedem Fall reduzieren Mehrscheiben-Isoliergläser mit Zwei- oder Dreifachverglasung etwaige Wärmeverluste. Der Grund dafür lässt sich schnell erkennen: mehrere Scheiben weisen eine bessere Dämmung auf als nur eine Schreibe.

Als zusätzliche Isolierung wirkt zudem die Füllung mit Edelgas in den Zwischenräumen. Hierbei wird die Wärmeleitfähigkeit so gering wie möglich gehalten, also geringer als bei Luft.

Häufig besteht der Randverbund eines Fensters aus einem Aluminium-Abstandshalter. Geeigneter sind jedoch Abstandshalter aus Kunststoff oder Edelstahl, da diese die Wärmebrücke am Glasrand erheblich verringern. So bleibt die Heizwärme im Raum, zugleich sinkt die Gefahr von Tauwasser- und Schimmelbildung.

Ein Mehrscheiben-Isolierglas erreicht U-Werte zwischen 1,1 und 0,8 W/(m²K), während das Einscheibenglas einen durchschnittlichen U-Wert von über 5 W/(m²K) aufweist. Daher werden für die Fenster in Neubauten heutzutage keine Einscheibengläser mehr verwendet.

Doch wie unterscheiden sich nun Fenster mit Zwei- und Dreifachverglasungen hinsichtlich ihrer U-Werte? Mit einer Zweifach-Verglasung lassen sich U_w-Werte von bis zu 1,2 W/(m²K) erreichen. Fenster mit speziellen Dreifachverglasungen können hingegen U_w-Werte von bis zu 0,6 W/(m²K) erreichen.

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Welche Voraussetzungen ein neues Fenster bzw. eine erneuerte Fensterverglasung erfüllen muss, schreibt das Gebäudeenergiegesetz (GEG) - früher die Energieeinsparverordnung (EnEV) - vor.

Das GEG gibt in §48 Anlage 7 konkrete U-Werte vor, die man bei einer Sanierung der Fenster mindestens erreichen muss. Zu beachten sind die Unterschiede in Bezug auf den Ort des Einbaus: ein Fenster in der Fassade benötigt einen anderen U-Wert als ein Dachfenster. Zudem wird danach unterschieden, ob das ganze Fenster oder nur die Verglasung getauscht wird.

Die nachfolgende Tabelle bietet einen Überblick über die maximalen U-Werte hinsichtlich verschiedener Fensterarten:

Wer den Austausch der Fenster oder der Verglasung fördern lassen möchte, muss hingegen anspruchsvollere Fenster-U-Werte erfüllen. Folgende U-Werte sieht die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) vor:

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In der Regel stellen Fensterhersteller bereits Elemente mit einem Nachweis zur Verfügung, haben also im Vorhinein Messungen und Berechnungen aller Fenster-Komponenten durchgeführt. Die sich ergebenden Werte sind für den Wärmeschutznachweis von Gebäuden und Bauteilen unerlässlich. Darüber hinaus gelten die Berechnungen als Nachweis für die Einstufung der Klassifizierungen bei einer möglichen KfW-Förderung.

Möchten Sie den vollständen U-Wert Ihrer Fenster selbst ermitteln und haben alle nötigen Angaben parat, können Sie die einzelnen Werte in nachfolgende U-Wert-Formel einfügen, um schlussendlich den Wert des gesamten Wärmedurchgangskoeffizienten nach DIN EN ISO 10077-1 [2020-10] zu erhalten:

Uw = (Ag * Ug + Af * Uf + lg * ψg) / Aw

Zum besseren Verständnis dient unser Rechenbeispiel für ein 1,23 * 1,48 m großes Fenster mit Schiebe- und Hebemechanismus:

1,328 = (1,211 * 1,0 + 0,610 * 1,4 + 4,424 * 0,08) / 1,820

Der U-Wert läge hier mit 1,328 W/(m²K) also noch unter der gesetzlichen Vorgabe von Umax = 1,6 W/(m²K) für diesen Fenstertyp, jedoch vergleichsweise weit entfernt von dem niedrigen Wert eines Passivhaus-Fensters.

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