Ein Klinkerhaus im Süden Deutschland ist immer noch ein Exot in der Baulandschaft. Dagegen ist es im Norden mittlerweile durchaus genauso üblich, moderne Wärmedämmverbundsysteme einzusetzen. Als gängige Bauweise haben sich aber nicht nur Klinkerhäuser und Massivhäuser durchgesetzt. Auch Fertighäuser und Holzrahmenbauhäuser sowie Blockbohlenhäuser werden in großen Stückzahlen gebaut.
Durch die verschiedenen Bauweisen unterscheiden sich nicht nur die Fensterpositionen, sondern auch die Befestigungsmöglichkeiten. Auch wenn an dieser Stelle nicht explizit auf die Befestigung eingegangen wird, so gibt die Befestigungsmöglichkeit in einer Wandkonstruktion auch die Fensterposition selbst vor, wenn nicht durch zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. der Bereich der Dämmung, dazu ertüchtigt wird.
Dieser Beitrag konzentriert sich vornehmlich auf die richtige Einbauebene in Bezug auf bauphysikalische Aspekte. Darüber hinaus sind Witterungsschutz, Schallschutz, Lichteinfall, Optik und die Kostenfrage relevante Themen.
Foto: ISO-Chemie
Trainings vor Ort oder digital per Videochat durch.
Wie viel Licht kommt ins Gebäude?
Gerade das Thema Lichteinfall, mit den Möglichkeiten zur Errechnung der solaren Zugewinne, gewinnt wieder an Bedeutung. Je weiter außen ein Fenster montiert wird, umso geringer ist die Schattenwirkung in der Leibung, da mehr Sonne im Leibungsbereich auftritt. Dies lässt sich nicht nur in den energetischen Kennwerten berücksichtigen, sondern nimmt auch bauphysikalischen Einfluss. Eine warme Leibung verhindert negative Feuchteeffekte im Bereich des Übergangs von Leibung und Fenster.
Bauphysikalisch gesehen gibt es zwei hervorzuhebende Größen, auf die nachfolgend näher eingegangen wird. Das ist zum einen der PSI-Wert (Ψ-Wert) der in W/m · K angegeben wird, und zum anderen der Temperaturfaktor fRsi, der eine Aussage über die schimmelpilzkritische Temperatur im Leibungsbereich trifft.
Das sollten Sie über den PSI-Wert (Ψ-Wert) wissen
Jedes Fenster, jede Tür, jede Störung der Wandfläche wird als Wärmebrücke bezeichnet. Dabei wird in vier Wärmebrückenarten unterschieden: Neben massestrombedingten und umgebungsbedingten Wärmebrücken gibt es konstruktive/geometrische- sowie stoffbedingte Wärmebrücken. Wärmebrücken sollten grundsätzlich in Gebäudehüllen vermieden werden. Das neue GebäudeEnergieGesetz (GEG) legt auf die Vermeidung von Wärmebrücken großen Wert und berücksichtigt diese in der Gesamtberechnung des Energiebedarfs von Gebäuden: Das GEG bemerkt dazu im § 12 […] Wärmebrücken: „Ein Gebäude ist so zu errichten, dass der Einfluss der konstruktiven Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den anerkannten Regeln der Technik und nach den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird […]“.
Der PSI-Wert gibt den Wärmeverlust für eine linienförmige Wärmebrücke an. Dabei wird bei einem Fenstereinbau nicht alleine der Transmissionswärmeverlust berechnet und in W/(m² · K) angegeben. Es wird auch der Wärmeverlust – oder besser ausgedrückt – der Energieverlust, für die Einbaufuge in W/(m · K) berücksichtigt und in die Gesamtberechnung des Gebäudes übertragen.
Fotos: ISO-Chemie
Was sagt der Temperaturfaktor fRsi aus?
Bauphysikalisch wichtiger, aber letztlich stark in Abhängigkeit zum PSI-Wert zu sehen, ist der Temperaturfaktor fRsi. Bei der Berechnung und Betrachtung des Temperaturfaktors geht es um greifbare bauphysikalische Abhängigkeiten zwischen Temperatur und Feuchte.
Die DIN 4108-2 regelt die Grenzwerte und die Berechnung des Temperaturfaktors fRsi und schreibt dazu in Punkt 6.2.1, dass zwischen Fensterelement und Leibung (für Balkontüren und Terrassentüren gilt das gleichermaßen) der Temperaturfaktor fRsi ≥ 0,7 einzuhalten ist.
Bei Normklima bedeutet dies, dass bei einer Außentemperatur von – 5 °C, einer Raumtemperatur von 20 °C, eine Oberflächentemperatur zwischen Leibung und Fensterprofiloberfläche von mind. 12,6 °C sichergestellt sein muss. Davon ausgehend, dass die relative Luftfeuchte im Rauminnern 50 % nicht überschreitet, kommt es zu keinem schimmelpilzkritischen Klima im Leibungsbereich.
Die Gefahr von Schimmelausblühungen auf der Leibung ist rechnerisch gebannt (die Berechnung von PSI-Werten und fRsi ist entsprechender Software vorbehalten und lässt sich mit dem ISO-Chemie ift-Montagetool durchführen. Die Berechnungen der jeweiligen Einbaupositionen sind mit dem auf dem ISO-Chemie Portal kostenfrei verfügbaren Tool erfolgt. Dabei werden die 0 °C Isotherme schwarz, die 10 °C (9,3 °C) Isotherme blau und die 12,6 °C Isotherme rot dargestellt.).
Neben der Einbauposition des Fensters in der Leibung sind auch der Wandbaustoff, die Dämmstoffdicke und die geometrische Gestaltung von entscheidender Bedeutung.
Innere Einbauebene im monolithischen Mauerwerk
Die innere Einbauebene ist in vielen Regionen Europas immer noch eine aktuelle Einbauposition. In Frankreich ist dies sogar oft noch die bevorzugte Ebene und wird teilweise mit einer Innendämmung kombiniert. Neben der optischen Einschränkung, da die Fenster von außen gesehen fast wie Schießscharten aussehen, bewirkt die innere Einbauposition stark gekrümmte Isothermenverläufe und bei schlechten Isolierwerten der Wände sogar sehr schnell schimmelpilzkritische Oberflächentemperaturen von deutlich weniger als den geforderten 12,6 °C bei Normklima.
Die Farben der thermografischen Darstellung zeigen deutlich die kalte äußere Oberfläche, die fast wie eine Kühlrippe die innere Leibungstemperatur negativ beeinflusst. Die Isothermen sind stark gekrümmt, was einen deutlich negativen Einfluss des PSI-Wertes und des linearen Wärmedurchgangkoeffizienten zeigt.
Fotos: ISO-Chemie
Mittlere Einbauebene im monolithischen Mauerwerk
Die mittlere Einbauebene wird immer noch als die „unkritische“ Einbauebene bezeichnet. Viele Handwerker kennen die Faustregel, „Montage im mittleren Drittel der Wand“ ist die richtige Position. Das war sehr lange und ist auch heute noch eine gültige Faustregel, aber es ist nicht die optimale Einbauposition in der alle bauphysikalischen Faktoren positiv beeinflusst werden.
Im Vergleich zur inneren Einbauebene wird bei der Montage im mittleren Drittel die Innenwand deutlich wärmer. Das bringt energetisch merkliche Vorteile, denn dieser Bereich muss nicht mehr so stark angewärmt werden und zieht weniger Wärme nach außen – eine positive Auswirkung auf Raumklima und Heizkosten. Jedoch liegt die 12,6 °C-Isotherme sehr nahe am Übergang zwischen Leibung und Fenster.
Dies bedeutet, dass der Anschluss bauphysikalisch nur dann funktioniert, wenn die Temperaturen und vor allem die Luftfeuchte mit 50 % rel. eingehalten werden. Steigt diese zum Beispiel auf 60 % an, kann es zu schimmelpilzkritischem Klima am Anschlussübergang kommen.
Einbau außen bündig ohne Wärmedämmung
Bei vielen Renovierungen und auch bei kubisch gestalteten Architektenhäusern werden die Fenster gerne vorne bündig in die Leibung gesetzt. Ohne Wärmedämmung ist die zwar aus bauphysikalischen Gesichtspunkten heraus durchaus denkbar, allerdings ist die Grenze zur schimmelpilzkritischen Leibungstemperatur sehr klein.
Die innere Wand wird zunächst durch die außen liegende Einbauposition thermisch günstig beeinflusst. Jedoch fällt die Temperatur fast in den kritischen Bereich am Übergang Leibung zum Fenster. Schwankende Temperaturen und ungünstige Luftfeuchtigkeiten im Innenraum führen schnell zu einer schimmeligen Wandfläche, obwohl die grundsätzlichen Vorgaben für den Einbau eingehalten sind. Die immer noch sehr stark gekrümmten Isothermen zeigen den hohen negativen Einfluss dieser Wärmebrücke.
Einbau mit Überdeckung durch ein WDVS
Der typische wärmetechnische Einbau der vergangenen und heutigen Jahre ist die Überdeckung der zuletzt beschriebenen Einbausituation mit einem Wärmedämm-Verbundsystem. Hier werden die Einbaufuge und der Blendrahmen wie mit einem warmen Pullover überdeckt und die Temperaturen im Innenbereich deutlich positiv beeinflusst. Die Überdeckung von Fuge und Blendrahmen werden standardmäßig mit 30 mm gefordert. Sie kann aber auch größer gewählt werden, was sich meist positiv auswirkt, denn dann wird der Anschlussbereich wärmer und es fließt weniger Energie von innen nach außen.
Diese Einbausituation zeigt wiederum eine wärmere Leibung und zumindest eine fast geradlinig verlaufende 12,6 °C Isotherme.
Die Einbausituation mit WDVS ist wärmetechnisch und abdichtungstechnisch schon fast ideal, denn man kann hier mit einem Multifunktionsband die Fensterfuge mit allen drei Ebenen abdichten und hat saubere, meist glatte Fugenflächen.
Die optimale Einbausituation eines Fensters liegt jedoch vor der Innenwand im Bereich der Dämmung, was die nachfolgenden Beispiele zeigen.
Fenster in der Dämmebene der Klinkerschale
Im Norden von Deutschland gibt es nach wie vor sehr viele Gebäude, die mit einer tragenden Innenschale aus Kalk-Sandstein und einer Vorsatzschale aus Klinker erstellt werden.
Die Dämmschichten zwischen den einzelnen mineralischen Schalen betragen mittlerweile bis zu 200 mm und werden mit einem Dämmstoff gefüllt. Fenster werden in dieser Konstruktion immer in der Ebene der Luftschicht oder Dämmschicht eingebaut.
Wärmetechnisch gesehen handelt es sich hier ebenso um eine optimale Einbauposition wie beim nachfolgenden Beispiel der Vorwandmontage mit Zargen. Die Befestigung der Fenster ist im Bereich der Luftschicht immer etwas problematisch. Für den bauphysikalisch optimalen Einbau, kombiniert mit einer nachhaltigen Befestigungsmöglichkeit, sind in der obigen Zeichnung die Vorwandmontagekanteln des Vorwandmontagesystems Iso-Top Winframer „Typ 3“ eingeplant. Diese sind wärmedämmtechnisch so hochwertig wie eine gute Wärmedämmung und das hochverdichtete EPS-F Material nimmt zuverlässig die Lasten aus Eigengewicht, Winddruck und Verkehrslasten auf.
Die Isothermen laufen fast geradlinig und die Leibungsfärbung zeigt eine hohe Temperatur. Damit sind schimmelpilzkritische Temperaturen ausgeschlossen und eine Energieersparnis gewährleistet.
Vorwandmontage mit Zarge im WDVS
Die wärmetechnisch und damit bauphysikalisch beste Einbauposition eines Fensters ist innerhalb der Dämmebene. Dies gilt auch für klassische Massivbauten mit einem Wärmedämmverbundsystem.
Sehr gut zu erkennen sind die fast geradlinig verlaufenden Isothermen und die sehr warme innere Leibung. Hier zeigt sich der geringe Wärmeabfluss von der Innenseite. Dieser stark reduzierte Wärmefluss spart nicht nur teure Energie, sondern sorgt auch für ein behagliches Raumklima, denn die Oberflächentemperaturen unterscheiden sich nur gering. Die Einbauposition ist aber nicht nur in Bezug auf die bauphysikalischen Ansprüche optimal, sondern auch weitere wichtige positive Faktoren werden damit unterstützt. Das Gebäude sieht von außen modern aus, denn die Fenster sind sehr nahe an der äußeren Wandfläche montiert. Die solaren Wärmegewinne im Bereich der FensterLeibung und die Lichtmenge werden positiv beeinflusst. Bei bodentiefen Elementen wird sogar der Raum größer, was sich in Ballungszentren durch größere Mietflächen, aber auch durch größere Quadratmeterzahlen im Verkauf auswirkt.
Das hier in der Zeichnung gezeigte Vorwandmontagesystem Iso-Top Winframer „Typ 3“ ermöglicht die optimale Befestigung und regelkonforme Abdichtung des Fensters im WDVS. Es sorgt dafür, dass bei einem eventuellen Fenstertausch alles reibungslos und fachgerecht neu eingebaut und abgedichtet werden kann.
Das Gebäude funktioniert richtig geplant und fachgerecht ausgeführt langfristig und es entstehen keine Schädigungen der Struktur durch bauphysikalische falsche Anschlüsse. Der Verarbeiter kann eine qualitativ hochwertige und regelkonforme Leistung erbringen und minimiert so sein unternehmerisches Risiko und der Bauherr freut sich über trockene Anschlüsse, geringen Energieverbrauch und eine langfristig ertragreiche Investition. Alles in allem eine Win-win-Situation.
