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Schwachpunkt Fenster

 
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Schwachpunkt Fenster, Glaserker, beheizte Wintergärten

Das Problem: Im Winter kann es in der Nähe von Fenstern und Verglasungen ungemütlich werden. Ursache ist die örtlich begrenzte Abkühlung der Haut, z. B. der Nackenpartie, des Halses, der Arme und Beine usw. In der Energieberatung wird dieser Sachverhalt häufig als „Kältestrahlung" und „unangenehme Zugluft" beschrieben. Beide Erscheinungen werden in der Tat beobachtet. Einmal kommt es wegen der Temperaturdifferenz zwischen Körperoberfläche und der kalten Fensteroberfläche zum sogenannten StrahlungswärmeentzugStrahlungswärmeentzug
Der menschliche Körper strahlt an die umgebenden Flächen (Wände, Fenster) Wärme ab - und zwar um so mehr, je kälter diese Oberflächen sind. Dieser Wärmeentzug wird als kalt und unbehaglich empfunden, auch wenn die Temperatur der umgebenden Luft relativ hoch ist. Die Kompensation des Strahlungswärmeentzug ist eine wichtige Maßnahme zum Erzielen optimaler Behaglichkeit. Die Kompensation kann durch zielgerichteten Einsatz von Heizkörpern erfolgen. Da Wärmestrahlung eine gerichtete Größe ist, muss die sichtbare Fläche des Heizkörpers möglichst groß sein und darf nicht durch Einrichtungsgegenstände verdeckt werden.
. Zum anderen verursacht der KaltluftfallKaltluftfall
Der Kaltluftfall entsteht, wenn warme Raumluft sich an kalten Oberflächen, wie Fenster, Außenwände o.ä., abkühlt. Da kalte Luft schwerer ist als warme, sinkt sie zu Boden. Sie führt dabei zu einer die Behaglichkeit ungünstig beeinflussenden Luftströmung. Durch den Kaltluftfall kommt es auch zur Ausbildung von kalten Luftschichten (Kaltluftsee) am Boden eines Raumes. In der Folge kommt es zur Empfindung kalter Füße. Ursache für kalte Oberflächen ist eine unzureichende Wärmedämmung. Dem Kaltluftfall begegnen kann man auch durch eine konvektive Auwärtsströmung warmer Luft aus Heizkörpern.
vor den Verglasungen Zugerscheinungen.

Fenster stellen ein besonderes Problem für die Planung einer behaglichen Wärmeumgebung dar.

Im Neubau eines Hauses ist das Fenster wärmetechnisch das schwächste Glied von allen Hausbauteilen. Zwar weist eine moderne WärmeschutzverglasungWärmeschutzverglasung
Die Wärmeschutzverglasung besteht aus einem Zwei- oder Drei-Scheiben-Verbundglas mit Edelgasfüllung und einer so genannten Wärmefunktionsschicht. Bei dieser ist die nach außen gerichtete Seite der inneren Scheibe mit einer die langwellige Wärmestrahlung reflektierenden Schicht überzogen. Dadurch wird der Wärmeverlust durch Wärmeabstrahlung nach außen begrenzt.
einen relativ geringen WärmedurchgangskoeffizientenWärmedurchgangskoeffizient
U-Wert, früher k-Wert, Einheit: W/(m²K), Watt pro Quadratmeter und Kelvin; Der Wärmedurchgangskoeffizient ist ein Maß für die Wärmemenge, die durch ein Bauteil von einem m² Fläche in Abhängigkeit von der Zeit und dem Temperaturunterschied von der warmen zur kalten Seite abfließt. Je kleiner der Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils, desto besser ist das Wärmedämmvermögen. Kleine Wärmedurchgangskoeffizienten erreicht man mit Baustoffen geringer Wärmeleitfähigkeit bzw. durch Erhöhung ihrer Stärke.
(U-WertU-Wert
Der U-Wert oder Wärmedurchgangs-Koeffizient ist ein Maß für die Güte der Wärmedämmung eines Bauteils (oder eines Solarkollektors). Der Wert gibt an, wie viel Wärme bei einem Temperaturunterschied von einem Kelvin pro Zeiteinheit und pro m² eines Bauteils von der wärmeren zur kälteren Seite transportiert wird. Der Wert wird angegeben in W/m²K (Watt pro m² und Kelvin). Es ist eine neue Bezeichnung für den früheren k-Wert. Je kleiner der Wert ist, um so besser ist die Wärme dämmende Wirkung.
) auf. Werte kleiner 1,1 bis 1,3 W/m2K entsprechen etwa einer Halbierung der Werte von Isolierverglasungen oder Verbundfenstern. Gegenüber Außenwänden und Decken ist der Wärmedurchgang aber noch doppelt und dreifach so hoch. Die Folge im Winter ist eine gegenüber den anderen Bauteilen deutlich abgesenkte Temperatur an der inneren Scheibenoberfläche (siehe auch Tabelle der OberflächentemperaturenOberflächentemperatur
Die Oberflächentemperatur eines Bauteiles, z. B. eines Wandabschnittes oder einer Verglasung, ist vor allem abhängig von der innenseitigen Raumlufttemperatur, der Außentemperatur und dem Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) des Bauteils. Eine weitere Einflussgröße ist der Wärmeübergangswiderstand beider Oberflächen zum angrenzenden Medium. Die Höhe der Oberflächentemperatur auf der Innenseite des Bauteils ist von erheblicher Bedeutung - einerseits wegen des Einflusses auf die empfundene Behaglichkeit, andererseits wegen einer möglichen Tauwasserausscheidung. Für das Wachstum der Schimmelpilze ist sogar nur die Erhöhung der relativen Raumluftfeuchtigkeit durch das Absenken Lufttemperatur unmittelbar über kühleren Oberflächen maßgebend. Ziel jeder bautechnischen Planung muss das Erreichnen einer hohen, möglichst nahe der Raumlufttemperatur liegenden Oberflächentemperatur sein. Das Ziel wird erreicht durch sehr gute und wärmebrückenfreie Wärmedämmung der Außenbauteile.
in: »› Bauliche Voraussetzungen einer hohen Oberflächentemperatur. Folglich wird sich die warme Raumluft besonders stark an den Fensterflächen abkühlen, was hier das "Herunterfallen" abgekühlter Luft - den »› Kaltluftfall - verursacht. Darüber hinaus verursachen die niedrigen Oberflächentemperaturen der Scheiben einen Strahlungswärmeentzug.

Um kritische Fallluftgeschwindigkeiten zu vermeiden, darf der U-Wert des Fensters einen bestimmten Wert nicht unterschreiten. Dieser Wert ist abhängig von der Fensterhöhe. Die folgende Tabelle zeigt die Bedingungen (Quelle Passivhausinstitut)

Fensterhöhe maximaler U-Wert des Fensters um eine Fallluftgeschwindigkeit größer 0,2 m/sec zu vermeiden (in W/m2xK)
1,2 m kf kleiner als 1
1,8 m kf kleiner 0,7
3m kf kleiner 0,5

Wird die Fallluftgeschwindigkeit vor Fenstern überschritten, muss durch Heiztechnik "gegengesteuert" werden .

Die Vorgänge des Kaltluftfalles und des Strahlungswärmeentzuges vollziehen sich natürlich auch im ungedämmten Altbau. Dort ist es aber nicht nur bzw. nicht mehr das Fenster, sondern die kalte Außenwand in voller Länge mit ihren besonders kalten Ecken (WärmebrückeWärmebrücke
Die Wärmebrücke ist eine Teilfläche oder ein Bauteil im Haus, die bzw. das mehr Wärme nach außen ableitet (Transmission) als angrenzende Flächen bzw. Bauteile. Eine Wärmebrücke entsteht bauartbedingt oder wegen Mängeln in der Planung und Bauausführung. Beispiele für Wärmebrücken sind eingebundene Wände, ungedämmte Betonsturzträger oder aufgelegte Deckenelemente, Betonpfeiler, Ringanker, Balkonplatten, fehlerhafte Baustoffwahl usw. Die Folge der höheren Wärmeverluste solcher Wärmebrücken ist eine niedrigere Oberflächentemperatur auf der Rauminnenseite. Sie begünstigt das Auftreten von Kondenswasserschäden und von Schimmelpilzen. Wärmebrückenarmes Planen und Bauen ist eine Grundvoraussetzung für energiesparende und hygienisch einwandfreie Gebäude.
), die diese unangenehmen Erscheinungen verursachen.

Zum Vergleich: Eine 36 cm starke Ziegelwand hat nur einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 1,4 bis 1,6 W/m2K. Werden Fenster mit Wärmeschutzverglasung und U-Wert 1,1 bis 1,3 eingesetzt ist das Fenster keineswegs mehr das schwächste Glied - sprich die kälteste Oberfläche. Hier erwächst allerdings aus den sehr dichten und gut wärmedämmenden Fenstern ein anderes schwerwiegendes Problem - die meist zu hohe Wasserdampfbelastung der Raumluft wird nicht mehr signalisiert (siehe »› Schimmelpilz statt Eisblumen).

Für eine BehaglichkeitBehaglichkeit
Die Behaglichkeit ist ein sehr wichtiges Planungskriterium. Für die empfundene (thermische) Behaglichkeit sind mehrere Faktoren, u. a. die Oberflächentemperatur der Raumumschließungsflächen, die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Luftbewegung (Strömungsgeschwindigkeit) ausschlaggebend.
sichernde Heizungsplanung ist aus diesem Sachverhalt die Konsequenz zu ziehen, dass Heizkörper vor den kältesten Oberflächen - Flächen mit der schlechtesten WärmedämmungWärmedämmung
Eine Wärmedämmung mindert den Wärmestrom von der warmen zur kälteren Seite eines Bauteiles. Dazu werden Stoffe mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit (Wärmedämmstoff) als Schicht zwischen Warm und Kalt eingebracht. Eine sehr gute Wärmedämmung wird mit einem Vakuum erzielt (Thermoskanne). Auch ruhende Luft dämmt den Wärmefluss sehr gut. Um eine hohe Wärmedämmwirkung zu erzielen, dürfen Wärmedämmstoff(e) nicht durchströmt werden und eine bestimmte Einbaudicke nicht unterschreiten.
- angebracht werden sollten (Zunächst ist selbstverständlich alles zu tun, um die Wärmedämmung solcher Flächen zu verbessern). Der Heizkörper gehört daher im ungedämmten Altbau nicht nur unter das Fenster, sondern gestreckt über die gesamte Außenwandlänge (siehe »› Heizkörper gegen den Kaltluftfall und "Kältestrahlung")

Die dafür erforderliche Bauform der Heizkörper (siehe »› Welche Bauart ist günstig? Auswahlkriterien) wird allerdings viel zu selten angeboten und eingesetzt (ist aber verfügbar!) Der Einbau solcher Heizkörper hat auch einen positiven Einfluss auf die Verringerung von oberflächlichen Durchfeuchtungen mit nachfolgendem Schimmelpilzwachstum. Lesen Sie dazu: »› Wenn Schimmelpilze schon im Anmarsch sind- Hinweise zur Vorbeugung

Kaltluftfall und Strahlungswärmeentzug sind natürlich auch bei der Planung von Glaserkern oder beheizten Wintergärten zu beachten. Denn in Sitzecken vor solchen Glasflächen kann es bei niedrigen Außentemperaturen und ohne Sonneneinstrahlung sehr unbehaglich werden. Es sei denn, durch entsprechende Heizkörper

  • wird der durch die kälteren Glasoberflächen hervorgerufene Strahlungswärmeentzug des Körpers kompensiert und
  • der Kaltluftfall durch aufsteigende Warmluft aufgehoben.

Großflächige Heizkörper können da helfen, müssen aber vor den Glasflächen angeordnet sein. Auch der Einsatz von sogenannten Unterflurkonvektoren ist möglich. Sie werden vor den Glasflächen im Fußboden eingelassen. Wie in Schwimmbädern üblich, werden die Glasflächen durch ein integriertes Gebläse mit warmer Luft angeblasen. Sowohl Heizkörper als auch KonvektorenKonvektor
Der Konvektor (oder Konvektionsheizkörper, Konvektortruhe) ist ein Heizkörper, der so konstruiert ist, dass er nahezu die gesamte Wärme durch Konvektion abgibt. Ein Konvektor in einem Warmwasserheizungssystem benötigt zur Bereitstellung der Nennwärmeleistung eine hohe Vorlauftemperatur und eignen sich daher nicht in einem Heizsystem mit niedrigen Für spezielle Aufgaben (temporäre Einzelraumheizung) sind auch Elektrokonvektoren im Hnadel.
verbessern die Behaglichkeit. Aber entsprechend großflächige Heizkörper behindern wieder den Durchblick und stören den Anspruch auf Großzügigkeit. Und gebläseunterstützte Konvektoren sind teuer, rufen Geräusche hervor und verwirbeln den Staub. Beide Lösungen verursachen außerdem recht hohe Energieverluste. Die WärmeschutzverordnungWärmeschutzverordnung
Die Wärmeschutzverordnung ist eine veraltete Verordnung mit verbindlichen Anforderungen an den Wärmeschutz von neuen und die Rekonstruktion von alten Gebäuden. Die Verordnung in der Fassung aus dem Jahre 1995 galt bis zum 31.01.2002, danach trat die EnergieEinsparVerordnung in Kraft.
von 1995 forderte daher auch, dass vor Glasflächen angeordnete Heizkörper mit einer Wärmedämmung gegenüber der Glasfläche zu versehen sind! Da kann man dann doch lieber gleich eine sehr gut gedämmte Brüstung einbauen, oder?

Es sei denn, die Glasqualität ist so gut, dass hohe Oberflächentemperaturen gesichert sind. U-Werte um 0,5 sind möglich, aber wegen der hohen Kosten eher noch die Seltenheit. Im typischen Bauträgerhaus werden Sie solche Glasqualitäten heute noch nicht antreffen.

Bei großflächigen Verglasungen wird es aber nicht nur ein Behaglichkeitsproblem im Winter geben. Die Sonneneinstrahlung im Sommer, auch die diffuse Einstrahlung, kann - bei geringer Baumasse und wenn keine geeigneten Verschattungseinrichtungen vorhanden sind, zu untragbarer "Überhitzung" der Räume führen.



© by f.nowotka | zuletzt geändert am: 03.03.2005 | 28442 x gelesen


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