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U-Wert für Fenster berechnen

Der U-Wert eines Fensters gibt Aufschluss darüber, wie gut ein Fenster Wärmeverluste verhindern kann. Es ist etwas kompliziert, diesen zu berechnen, weil ein Fenster aus verschiedenen Materialen besteht. Überraschenderweise spielt sogar die Form des Fensters eine Rolle.

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Berechnung der Rahmenfläche
Berechnung der Rahmenfläche

Bestimmung des U-Werts

  • Der U-Wert gibt an, welcher Wärmestrom je Quadratmeter einer Fläche und  je Grad Temperaturunterschied durch ein Medium fließt. Grob gesprochen können Sie sagen, wie viel Energie durch diesen Stoff den Raum verlässt. Der Wärmestrom wird in Watt gemessen, die Fläche in m2 und der Temperaturunterschied in K. Mit Temperaturdifferenz ist der Unterschied zwischen der Innen- und der Außentemperatur gemeint, nicht der zu dem Medium, welches durchflossen wird.
  • Fenster bestehen immer aus Glas und aus einem Rahmen. Glas und Rahmen haben üblicherweise andere U-Werte. Um den Wärmeverlust eines Fensters zu bestimmen, müssen Sie also die U-Werte von Glas und Rahmen gewichtet addieren. Die Wichtung ist notwendig, um den unterschiedlichen Größen von Rahmen und Glas gerecht zu werden.
  • Die Wichtung ergibt sich dadurch, dass Sie den Wärmedurchgangskoeffizienten von Glas mit der Fläche des Glases multiplizieren und den vom Rahmen mit der Fläche des Rahmens. Die Summe der Ergebnisse wird einfach durch die gesamte Fensterfläche dividiert. Die Gesamtfläche des Fensters ist die Summe aus Rahmenfläche und Glasfläche.
  • Damit haben Sie aber nicht den gesamten Wärmestrom erfasst, denn am Rand des Glases gibt es eine Besonderheit. Dort kann Wärme entweichen, ohne dass Sie Glas oder Rahmen durchdringen muss. Daher gibt es noch einen längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten, dessen Einheit logischerweise Watt je m je K ist. Dieser Wert wird mit Psi bezeichnet.
  • Um den U-Wert eines Fensters zu berechnen, müssen Sie also drei Werte aus Tabellen oder aus Angaben des Herstellers haben, die U-Werte von Glas und Rahmen und den Psi-Wert. Ferner sind die Größe von Fenster, Rahmen und die Länge der Kanten zu ermitteln.

Berechnen des Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern

Angenommen Sie haben ein Fenster mit einer Glasfläche von 1,80 x 1,50 m Größe, das als Dreh-/Kippfenster zu öffnen ist. Dann gilt Folgendes:

  1. Die Fläche des Glases beträgt 1,80 x 1,50 = 2,7 m2. Notieren Sie das als ersten Wert für die kommende Rechnung.
  2. Der Rahmen ist üblicherweise bei diesen Fenstern 126 mm breit, also 0,126 m. Das ergibt eine Rahmenfläche von 2 [(1,80+2 x 0,126) x 0,126 m2 + 1,50 x 0,126 m2] = 0,9 m2. (Siehe Skizze)
  3. Die Glaskantenlänge beträgt 2 (1,50+1,80) m = 6,6 m.
  4. Nun brauchen Sie die Werte aus einer Tabelle oder vom Hersteller. Der U-Wert von Dreischeiben-Isolierglas beträgt zum Beispiel 0,8 W/(m2K), ein moderner Fensterrahmen hat einen U-Wert von ca. 1 W/(m2K), und der längenbezogene Durchgangskoeffizient beträgt bei einer hochwertigen Verarbeitung 0,06 W/(m K).
  5. Nun können Sie den U-Wert des Fensters berechnen. Im Zähler steht AGlas UGlas+ ARahmen URahmen + lGlaskante Psi =  2,7 m2 x 0,8 W/(m2K)+ 0,9 m2  x 1 W/(m2K) + 6,6 m x 0,06 W/(m K) = 2,16 W/K + 0,9 W/K + 0,396 W/K = 3,456 W/K. Im Nenner stehen 2,7 m2 + 0,86 m2 = 3,56 m2. Damit ist der U-Wert des Fensters 3,416 W/K : 3,56 m2 = 0,96 W/(m2 K).

Das ist bei den Werten zu beachten

  • Wie Sie der Berechnung entnehmen können, hängt der U-Wert von Fenstern von vielen Faktoren ab, nicht nur vom verwendeten Material. Es kommt auch auf die Größe und die Form an.
  • Angenommen Sie haben ein Fenster von 1 m auf 1 m, dann hat es eine Fläche von 1 m2, bei den genannten Rahmen eine Rahmenfläche von 0,57 m2 und eine Glaskantenlänge von 4 m. Der U-Wert ist in dem Fall 1,03 W/(m2 K).
  • Betrachten Sie nun ein Fenster von 0,5 m x 2 m. Dann ist die Glasfläche ebenfalls 1 m2, die Rahmenfläche ist aber 0,69 m2 und Kantenlänge beträgt 5 m. Somit ist der U-Wert in dem Fall also 1,07 W/(m2 K). Das liegt daran, weil die Wärmeverluste am Rahmen und an den Kanten in diesem Fall größer sind, da Rahmen und Kanten größer bzw. länger sind.
  • Wenn Sie Fenster, die aus identischem Material gefertigt sind vergleichen, gilt dass der U-Wert umso besser ist, je mehr eine Fensterfläche einem Quadrat gleicht.

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