Doppelglasfenster


Doppelglasfenster
Gotisches Chorfenster
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Ein Fenster ist eine Öffnung in einer Wand, meistens in einer Außenwand eines Gebäudes mit dem Zweck Licht oder Luft in das Innere des Gebäudes zu lassen, und hinaus- oder hineinsehen zu können.
Etymologisch stammt das Wort aus dem Lateinischen: fenestra. Der entsprechende gotische Begriff ist das windauga (Windauge), das noch im dänischen Begriff vindue steckt (vgl. auch englisch window), althochdeutsch heißt es augadoro (Augentor).

Ursprünglich handelte es sich bei Fenstern lediglich um ovale oder rechteckige Öffnungen in der Wand, die dann mit Häuten, Pergament oder Leinenstoff bespannt wurden, um Witterungseinflüsse zu reduzieren. Vorwiegend in Sakralbauten wurde in die Öffnungen eine dünne, durchscheinende Scheibe aus Alabaster eingesetzt.

In der Antike wurden Fenster und deren Gliederungen nach den Proportionen des goldenen Schnitts geplant und gebaut.

Heute werden Fenster mit transparenten Glasfüllungen verwendet. Des Weiteren gibt es auch transluzente Füllungen aus Ornamentglas oder Milchglas, Plexiglasfüllungen und vieles mehr (siehe Glas). Um die Glasscheiben zu halten und einzufassen benutzt man einen Rahmen oder eine Konstruktion aus Pfosten und Riegeln. Die feststehende Pfosten-Riegelkonstruktion stellt eher eine Glasfassade dar. Bewegliche Fenster die zum Öffnen geeignet sind, besitzen in dem Fensterrahmen noch einen oder mehrere Fensterflügel mit beweglichen Beschlägen. Feststehende Fenster werden als Festverglasung bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte und Typologie des Fensters

Das Fenster im Holzbau

Sowohl bei der Blockhausbauweise als auch der Fachwerkhausbauweise ist eine rechteckige Fensteröffnung sehr leicht herzustellen. Somit wurden diese (aufgrund der möglichen Brandgefahr) bei meist zu profanen Zwecken eingesetzten Häusern schon früh verwendet. Die Fensterscheiben sind direkt in Nuten der Fensteröffnung eingesetzt.

Steinrahmenfenster

Typische mittelalterliche Fensternische mit Steinstock: Erkennbar sind Steinstock aus sauber geglättetem Werkstein im Bruchsteinmauerwerk, steinerener Fensterbank und schwerem Fenstersturz, und einem Falz zum Anschlagen des Fensterverschlusses

Bei gemauerten Wänden entsteht das Problem, einen geeigneten oberen Abschluss der Maueröffnung (Fensterlaibung) herzustellen, da die statischen Druckkräfte in der Wand um das Fenster herumgeleitet werden müssen. Die für den horizontalen oberen Abschluss (Fenstersturz) verwendeten Materialien müssen zudem den entstehenden Zugspannungen standhalten können. Da in früherer Zeit noch keine dafür geeigneten Materialien wie Stahl oder Stahlbeton zur Verfügung standen, wurden verrottungsgefährdete Holzbalken oder Fensterstürze aus Naturstein eingesetzt. Fenster aus Werkstein mit freien Weiten über einen Meter sind daher selten. Bereits hier muss im darüberliegenden Mauerwerk ein Entlastungsbogen gemauert werden, der den Fenstersturz entlastet.

Thermenfenster

Dieser Fenstertypus geht auf die römische Architektur zurück, in der das Fenster wegen seiner Größe vor allem zur Belichtung der Thermenanlagen Verwendung fand. Das auch diokletianisches Fenster genannte Fenster ist halbkreisförmig und wird durch zwei senkrechte Pfosten in drei Zonen unterteilt. Weitere Verwendung fand der Typus wieder seit der Renaissance, im Historismus und im Jugendstil.

Bogenfenster

Romanische Bogenfenster mit Säulen in der Pfalz Wimpfen
Steinkreuzfenster mit Butzenscheiben

Für die größeren Wandöffnungen waren bei traditioneller Mauertechnik echte Bögen notwendig, um die Last der darüber liegenden Wand zu tragen. Aus der konstruktiven Form der Wandöffnung ergab sich dann auch die Gestaltung der Fensterrahmen und Glasflächen als Bogenfenster.

Das Bogenfenster entwickelte sich beginnend vom Rundbogen der Romanik über den Spitzbogen der Gotik zu zahlreichen weiteren Arten wie Ellipsenbogen, Korbbogen und Segmentbogen. Im Barock, Rokoko und dem Jugendstil wurde mit den verschiedensten Fensterformen gespielt.

Breitere Fenster wurden aus mehreren aneinander gereihten Bogenfenstern gebaut, die durch Säulen oder Pfeiler getrennt sind, welche die Last tragen. Derartige Fenster sind z. B. die gekuppelten Bogenfenster der Romanik. Besonders schöne Beispiele sind an der erhaltenen Nordwand des Palas der Pfalz Wimpfen zu sehen. Oft wurde der abschließende Bogen aus einem ganzen Stein hergestellt, und ist dann nur ein Scheingewölbe, technisch aber ein Sturz.

Steinkreuzfenster

Das Steinkreuzfenster ist die erste Weiterentwicklung, die Fensteröffnung in der Höhe zu erweitern und den Lichtdurchlass zu erhöhen. In den so entstehenden unterteilten Rahmen wurden jeweils angepasste Einzelfenster eingesetzt.

Maßwerkfenster

Maßwerkfenster der Gotik

Die Gotik gestaltete die Fenster bei Kirchenbauten mit zusätzlichem filigranem Mauerwerk, dem Maßwerk, das in die Fensteröffnung eingebaut war und auch Aufgaben eines steinernen bzw. schmiedeeisernen Fensterrahmens übernahm. Maßwerkfenster waren in der ursprünglichen Ausführung als bunte Bleiglasfenster konzipiert und wesentlicher Bestandteil der gotischen Raumkonzeption in Sakralbauten.

In der Renaissance wurde das Fenster bei entsprechender Größe durch einen vertikalen Stab aus Stein gestützt, teilweise durch einen weiteren horizontalen Stab, was dann das so genannte Steinkreuzfenster ergab.

Ähnliche Formen entwickeln sich im arabisch-indischen Raum, in dem die Fenster durch kompliziertes Filigran blichdichts aber lichtdurchlässig verschlossen sind.

Rahmenfenster und Flügelfenster

Fenterzarge mit leerem Fensterrahmen (erkennbar: Reste des Fensterkitts)

Als wichtigste Entwicklung des Fensterbaus kann die Entwicklung des Fensterrahmens gelten. Hier ist die Scheibe nicht mehr direkt an den eigentlichen Stock angeschlagen, sondern eine Rahmenkonstruktion (Blendrahmen) eingefasst, die die Versiegelung der Passerfuge mit Fensterkitt erlaubt. Blendrahmen nennt man ihn, weil er im Prinzip dem eigentlichen tragenden Blindstock vorgebaut ist – bei modernen Fenstern sind Blindstock und Blendrahmen aber so verleimt, dass sie keine eigenständigen Bauteile mehr bilden.

Mit dem Rahmenfenster sind sowohl über Angeln bewegliche Flügel möglich, kippbar in der senkrechte als Kippfenster, senkrecht drehbar als Drehfenster, oder vollständig zu öffenen als Flügelfenster, wie auch Schubfenster – vorher waren nur moglich, die Fensteröffnung entweder lichtdurchlässig (früher: Pergament und andere Häute, Papier in Asien, und ähnliches, dann mit Fensterglas) zu schließen, oder öffenbar (mit Fensterläden, oder als hölzerner Schuber).

Neben dem einflügeligen Fenster sind auch zweiflügelige Fenster möglich. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Zweiflügelig mit Zwischenpfosten
  • Zweiflügelig mit losem Rahmen: dabei bleibt die lichte Weite frei, der eine Flügel, in den der andere einschlägt, ist der Stulpflügel

Selten finden sich auch dreiflügelige Konstruktionen, mit diversen kontruktiven Lösungen, wobei das mittlere feststehend, als Stulpflügel, oder als eigener Flügel ausgebildet werden kann.

Zargenfenster

Als zweite wichtige Entwicklung des Fensterbaus kann die Fensterzarge (die man umgangssprachlich „Fensterstock“ nennt) gelten, die zur Entwicklung des Zargenfensters geführt hat. Das Zargenfenster erlaubt die Trennung von Blindstock und eigenlichem Fenster, und einen saubere, winddichte Anschlag mit Falz.

Zargenfenster sind sowohl in Holz- als auch im Steinrahmen möglich. Sie haben im Laufe der Neuzeit das Steinrahmenfenster vollständig verdrängt, indem auch in Steinrahmen eine Holzzarge eingesetzt wird. Holzzargen wurden aber ihrerseits durch moderne Entwicklungen in Kunststoff und Verbundwerkstoff weitgehend ersetzt. Bei Ställen und Industriebauten sind auch häufig Rahmen und/oder Zarge aus Stahlprofilen, Schmiedeeisen oder Gusseisen.

Historische Fensterverglasungen

Bestand die transparente Füllung der Öffnung früher noch aus anderen Materialien wie gegerbter und geölter tierischer Haut (Pergament) oder Leinenstoff, so dominiert seit Jahrhunderten der Werkstoff Glas als sogenanntes Fensterglas. Fensterglas dient auch als Trägermaterial für Glasmalerei oder wird bunt eingefärbt zu Ornament-Glas und Glas-Mosaiken zusammengefügt. Seit der Gotik werden mit dieser Technik Kirchenfenster, später auch Fenster an Profanbauten gestaltet und zu aufwendigen Bild-Fenstern zusammengesetzt.

Die Herstellung großer Glastafeln ist erst seit der Industrialisierung möglich. Deshalb war jahrhundertelang die Aufgabe zu lösen, die kleinen Glasflächen so anzuordnen, dass sie eine große Gesamtfläche ergaben.

Sprossenfenster

Verspielte Sprossung, Art Nouveau, Léon et Ernest Delune (1904), Brüssel

Die einzelnen Glasstücke (Scheiben) sind beim Sprossenfenster kleiner als die Fläche des Fensterflügels. Zwischen den einzelnen Scheiben befinden sich zur Verbindung schmale Stäbe aus Holz oder Metall (insbesondere Stahl), die Sprossen.

Besonders im Jugendstil wurde die Sprosseneinteilung der Fenster als Gestaltungselement benutzt und es entstanden zum Teil sehr aufwendige Einteilungen der Glasflächen.

Bleiglasfenster

Das Bleiglasfenster hat eine Glasfläche, die aus vielen einzelnen Glasstücken zusammengesetzt ist. Diese werden von H-förmigen Bleiprofilen zusammengehalten, die miteinander verlötet sind. Das Bleiprofil kann leicht gebogen werden, so dass nahezu beliebige Glasflächen möglich sind. Typisch sind kleine Rechtecke und Sechsecke in Barockkirchen. Auch die einzelnen Stücke der Glas-Mosaiken werden mit dieser Technik verbunden.

Butzenscheiben sind kleine rund gedrehte Glasscheiben, die mit Bleistegen und kleinen Füllstücken zusammengesetzt werden. Derartige Fensterverglasungen sind eine spezielle Form der Bleiverglasung.

Einfach- und Doppelfenster

Die dritte wichtige Komponente zum modernen Fenster ist die Idee, an einer Zarge mehrere Fenster hintereinander anzuschlagen, um mit dem entstehenden Zwischenraum zusätzliche Isolierung zu erreichen.

Zu beachten ist, das man mit ‚Einfachfenster‘ manchmal auch das einflügelige Fenster, mit ‚Doppelfenster‘ das zweiflügelige Fenster meint, ‚Dreifachfenster‘ meint dann Fenster mit drei nebenanderliegenden Fenstern

Einfachfenster

Einfachfenster sind die ursprüngliche Fensterform. Die Flügel sind entweder aussen angebracht, oder innen, aussen sorgt der Fensterladen, anfangs als massiver Brettladen, später der aus Italien kommende Jalousieladen mit der ausspreizbaren Sprossung, für Wetterschutz und nächtlichiche oder sommerliche Abdunklung und Wärmeschutz.

Seit etwa dem 17. Jahrhundert wurde das Einfach- weitestgehend vom moderneren Doppelfenster verdrängt. Erst seit den 1950er-Jahren haben sich wieder doppelverglaste, dann thermoverglaste Einfachfenstertypen entwickelt, sodass das Einfachfenster zurzeit in Europa wieder der am häufigsten verbaute Fenstertyp ist.

  • Einfachfenster mit Einscheibenverglasung sind bei beheizten Neubauten heute unzulässig
  • Einfachfenster mit Mehrscheiben-Isolierverglasung (Isolierglasfenster): verbreitetes Standardfenster mit meist guten Dämmeigenschaften

Doppelfenster

Die Fensteröffnung ist mit zwei separaten Einscheibenfenstern hintereinander geschlossen.

Es gibt drei Bauformen des Doppelfensters:

  • das Zweifachfenster, die ursprünglich Form, ein Einfachfenster außen, eines innen, die beiden sind meist mit metallenen Spangen verbunden, die Laibung ist verputzes Mauerwerk.
  • das Gerüstfenster, mit einer relativ schmalen Zarge, sodass die beiden jeweiligen Fenter in relativ knappem Abstand liegen – diese Konstruktion konne in jede vorhande Fensteröffnung eingepasst werden
  • das Kastenfenster (österr. Pfostenfenster), mit einer Distanz von etwa 8–25 cm, die Zarge ist als schwere Konstruktion ausgeführt, und sie kann die Funktion des Fenstersturzes übernehmen, sodass oberhalb des Fensters im Mauerwerk kein massiver Mauersturz notwendig ist, es kann etwa durch eine Gewölbung im Ziegelmauerwerk überspannt sein.

Doppelfenster wurden eingebaut, wenn ein einfaches Fenster die Anforderungen an Wärmedämmung, Winddichtheit und Schallschutz nicht erfüllte. Oft wurden die äußeren Fenster nur im Winter montiert. Deshalb heißt diese Ausführung auch Vorsatzfenster. Derartige Anordnungen werden heute wieder gebaut, wenn aus Gründen der Denkmalpflege ein historisches Einfachfenster erhalten bleiben soll, dies aber nicht mehr den Anforderungen genügt. In diesem Fall wird auf der Innenseite eine zusätzliche Fensterebene angebracht. Das restaurierte alte Fenster bleibt dagegen von außen sichtbar und die Fassade behält ihr Aussehen.

Kastendoppelfenster
Kastenfenster: Zweiflügeliges Doppelfenster mit Sprossenverglasung und Fensterladen (Lego-Baustein)

Die beiden separaten, starren Rahmen des Doppelfensters sind hier konstruktiv zusammengefasst.

Es gibt zwei prinzipielle Konstruktionstypen:

  • Kastenfenster i.e.S. (Österr. Salzburger Fenster): Je ein Flügel auf der Innenseite nach innen öffnend und der Außenseite, nach außen öffnend: Es ergibt sich ein geschlossener „Kasten“ aus beiden Glasflächen und dem Rahmen
  • Hamburger Fenster/Grazer Fenster: Beide Flügel schlagen nach außen auf
  • Berliner Fenster/Wiener Fenster: Beide Flügel schlagen nach innen auf

Bei den beiden letzteren Konstruktionen muss das eine Fenster größer als das andere sein, sodass dieser komplett durch die lichte Weite des größeren passt. Vorteil des Berliner/Wiener Fensters ist, dass das geöffnete Fenster nie im Wetter steht, und das die einzelnen Fenster weniger als ihre lichte Breite voneinander entfernt sein können – während bei nach außen schlagenden Fensterflügeln diese jeweils an der Außenwand neben die des Nachbarfensters schlagen müssen, weil man sonst beim Schließen eine Reihenfolge einhalten muss. Vorteil des Hamburger/Grazer Fensters ist, dass die innere Laibung frei bleibt, und die Fensternische dadurch gut benutzbar ist.

Sind die beiden Flügel zu einem vereint, ergibt sich das Verbundfenster, das den Übergang zum modernen Einfachfenster darstellt.

Dieser Fenstertyp ist seit dem späteren 18. Jahrhundert vorherrschend, und ist daher heute in Altbauten häufig anzutreffen und weist ausreichend gute Werte beim Wärmeschutz auf, da die Luftschicht zwischen den Fensterebenen einen Wärmeübergang (Wärmetransmission) von Innen nach Außen verringert (gute Fensterdichtung vorausgesetzt).

Es gibt zwei Unterformen des Kastenfensters, die neben Zweiflügeligkeit auch noch eine Oberlichte erlauben:

  • das Leistenkastenfenster (Leistenpfostenfenster), bei dem Kämpfer und allfällige Zwischenpfosten (wenn die lichte Weite nicht frei ist) nur aus schwachem Losholz sind
  • das Rahmenkastenfenster (Rahmenpfostenfenster), bei dem der Kämpfer massiv ausgeführt ist

Verbundfenster

Das Verbundfenster ist eine Variante des Doppelfensters. Hier sind die beiden Flügelrahmen kombiniert zu einem einzigen. Zum Öffnen des Fensters wird nur noch ein verbundener Flügel geöffnet, zum Putzen kann der Verbundflügel aber geöffnet werden.

Verbundfenster kamen in den 1950er Jahren in Gebrauch, wurden aber durch die Thermoverglasung, die einen viel einfacheren kontruktiven Aufbau erlaubt, verdrängt.

Blindfenster

Eine besondere Variante ist das Blindfenster. Es ist keine Wandöffnung, wie die Definition des Fensters es erfordert, sondern nur eine Wandnische. Es gibt gestalterische Gründe, wie ein einheitliches Fassadenbild, aber auch statische Gründe, da eine Fensteröffnung wie auch eine Fensternische mit einem Lastverteilungswinkel von 60° Auflasten um die Öffnung herumleitet und in den Randbereichen abgibt.

Es kann in allen genannten Fensterarten auftreten.

Gestaltung und Gliederung von Fenstern

Fensterarten

Je nach Bauart und Einbauort des Fensters unterscheidet man die folgenden Fenster:

nach Ort

  • Kellerfenster (unterhalb des Erdgeschosses)
  • Außenfenster in der Außenwand
  • Innenfenster zwischen zwei Räumen
  • Dachfenster
  • Fassadenanschlussfenster
  • Eckfenster, Erkerfenster mit gekrümmten oder rahmenlos über Eck aneinander stoßenden Scheiben.

nach Öffnungsart

  • Kipp-Oberlicht-Fenster mit Handhebel (einwärts)
  • Klapp-Oberlicht-Fenster mit Handhebel (auswärts)
  • Dreh-Kipp-Fenster und Dreh-Kipp-Türen(einwärts)
  • Dreh-Fenster (einwärts + auswärts)
  • Schiebefenster horizontal (als Parallel-Schiebe-Fenster, Parallel-Schiebe-Kipp-Tür, Hebe-Schiebe-Tür, Hebe-Schiebe-Kipp-Tür)
  • Schiebefenster vertikal
  • Schwingfenster horizontal und vertikal
  • Festverglasung (nur Rahmen und Glas ohne Öffnungsmöglichkeit)

Fensterelemente

Je nach Größe des Fensters oder der Maueröffnung (Fensterlichte) besteht das Fenster aus mehreren einzelnen Elementen

  • einflügliges Fenster: Es gibt genau ein bewegliches Element.
  • Flügelfenster: Es gibt mindestens zwei bewegliche Elemente, die nebeneinander angeordnet sind und eine vertikale Drehachse haben.
  • Oberlichter: oberer Teil eines horizontal geteilten Fensters, die meist eine horizontale Drehachse haben oder starr sind.
  • Unterlichter: unterer Teil eines horizontal geteilten Fensters, die meist starr ausgeführt sind.

Ist eine Fensterfläche nicht nur mit einem Flügel versehen, sondern mit mehreren Flügeln, wird von einem mehrflügeligen Fenster bzw. ab einer bestimmten Größe auch von einer Fensteranlage gesprochen. Die Öffnungsart ist oft horizontal gestaffelt unterschiedlich.

Fensterzubehör

  • Fensterbänder, Beschläge, Oliven
  • Fensterbretter, innen, außen (Latteibretter)
  • feste oder bewegliche Sonnenschutz- und Verschattungsanlagen
  • Jalousien, innen- und außenliegend
  • Fensterläden sind wichtige Gestaltungselemente der Gebäudefassade, die aber auch Wetter-, Sicht-, Sonnen-, und Einbruchsschutz bieten.
  • Verdunkelungsanlagen, Vorhänge

Baukonstruktive Eigenschaften von Fenstern

Öffnungsarten des Fensterflügels

Schwingflügel

Fensterflügel werden nach den Bewegungsmöglichkeiten beim Öffnen unterschieden:

  • Drehfenster vertikale Drehachse
  • Kippfenster horizontale Drehachse
  • Drehkippfenster kombiniert, vertikale und horizontale Drehachse
  • Schwingfenster mit einer mittigen, horizontalen Drehachse
  • Klappfenster, wenn die horizontale Drehachse oben liegt, diese Fenster gehen meistens nach außen auf. Auch als Senkklappfenster möglich.
  • Schiebefenster in den Arten horizontal oder vertikal schiebend
  • Faltfenster (siehe auch Faltanlagen)
  • Lamellenfenster: Dabei werden kleinere Fensterstreifen wie bei einer Jalousie zueinander verdreht
  • Fest im Blendrahmen/festverglastes Fenster, allg. Festverglasung
  • Wendefenster Dabei dreht sich der Wendeflügel um eine senkrecht liegende Drehachse, diese kann mittig oder außermittig angeordnet sein. Vorteil: Bei geöffnetem Fenster steht der Flügel nur mit halber Flügelbreite in den Raum.
Vertikalschiebefenster mit Gegengewichten

Die Bedienung von Fenstern kann über einen Fensterriegel, Fenstergriff oder (insbesondere bei Oberlichtern) über einen elektromechanischen Aktuator mit entsprechendem Bedienelement (z. B. einer Fernbedienung) erfolgen.

Konstruktive Anschlüsse von Fenstern

Bei allen Qualitätsmaßnahmen am Fenster sind allerdings auch die Anschlüsse Blendrahmen zum Mauerwerk ein wesentliches Detail, die bei ungenügender Ausführung die Wirkung hochwertiger Fensterkonstruktionen entwerten. Die Abdichtung erfolgt mittels in Verwahrschienen befestigter Kunststofffolien, Bituminösen Abdichtungen und kleinen Konstruktionen über Hanf/Sisalbänder oder 2-Komponenten-Montageschaum. Die Befestigung erfolgt zumeist über Spreizdübel oder mit Metalllaschen, so genannten Fensterankern.

Materialien

Querschnitt durch ein Kunststoff- bzw. Holzfenster für Passivhaus-Anwendungen
Schnittzeichnung durch einen Fensterriegel (Espagnolettenverschluss)

Mögliche Rahmen- und Flügelmaterialien - auch untereinander kombiniert - sind:

Holz ist der älteste Werkstoff für Fenster und hat auch heute noch einen hohen Marktanteil. Die gute Wärmedämmung und leichte Bearbeitbarkeit sind die wichtigsten Vorteile. Der große Nachteil ist die schlechte Witterungsbeständigkeit. Moderne Beschichtungssysteme reduzieren jedoch den früher üblichen Wartungsaufwand erheblich. Holz-Aluminiumfenster ermöglicht eine witterungsbeständige Außenhülle und einen angenehmen warmen Holzcharakter innen. Dabei sind die tragenden Teile des Fensters aus Holz und es wird eine Aluminiumschale außen vorgeblendet.

Aluminiumfenster werden aufgrund ihrer Strapazierfähigkeit und der guten statischen Eigenschaften vor allem in öffentlichen Gebäuden und Büros eingesetzt. Für Glasfassaden sind ebenfalls Aluminiumprofile üblich. Zur Wärmedämmung werden bei Isolierverglasung Innen- und Außenschale durch Kunststoffstege getrennt.

Moderne Fenster aus Kunststoff enthalten im Innern des Rahmens und des Flügels meist Verstärkungen aus Aluminium, Stahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder werden mit einer besonders strapazierfähigen Oberfläche oder auch einer Holzimitation veredelt. Nachteilig ist eine relativ große Rahmenstärke im Verhältnis zur Glasfläche, was sich ungünstig auf den Lichteinfall und die thermischen Gewinne durch die Sonneneinstrahlung auswirkt.

Stahlprofile werden gelegentlich noch für einfache Fenster ohne Ansprüche an Wärme- und Geräuschdämmung verwendet. In Ausführungen mit thermischer Trennung werden sie aufgrund ihrer hohen Festigkeit aber auch in öffentlichen Bereichen mit erhöhten Beanspruchungen eingesetzt.

Entwicklung des Fensters in den letzten 100 Jahren

Gründerzeit

Gründerzeitfassade mit besonders vielen verschiedenen Fenstern, Radebeul 1902

In Wohngebäuden wurden meist Holzfenster in Doppelkastenbauweise verwendet. Industrie und sonstige Nutzbauten wurden entweder mit Holzfenstern oder Fenstern aus Gusseisen versehen. Es wurden bereits regional gleiche Standardmaße verwendet, jedoch war jedes Fenster eine Einzelanfertigung.

Bauhaus

In Wohngebäuden wurden meist Holzfenster als Verbundfenster verwendet. Industrie und sonstige Nutzbauten wurden entweder mit Holzfenstern oder Fenstern aus Stahlprofilen versehen. Fenster wurden mit Standardmaßen und Modulen in industrieller Fertigung hergestellt. Einbau des in Europa unüblichen Schiebefensters.

Wirtschaftswunder

Größtes Holzfenster Europas an St. Elisabeth, Opladen 1957

In Wohngebäuden wurden meist Holzfenster in Doppelkastenbauweise verwendet. Industrie und sonstige Nutzbauten wurden entweder mit Holzfenstern oder Fenstern aus Stahlprofilen versehen. Fenster wurden mit Standardmaßen und Modulen in industrieller Fertigung hergestellt. Einbau des in Europa unüblichen Schiebefensters.

70er und 80er Jahre

In Wohngebäuden wurden Holz, Aluminium und Kunststofffenster als Einfachfenster mit Doppelverglasung (z. B.: 4-12-4). Industrie und sonstige Nutzbauten wurden mit Holz-, Aluminium-, Stahl- und Kunststofffenster versehen. Fenster wurden mit Standardmaßen und Modulen in industrieller Fertigung hergestellt. Verbreitung von Kunststofffenstern

90er Jahre bis heute

Fensterfassade am Berliner Sony Center
Anbau der Tiefburgschule in Heidelberg-Handschuhsheim

Große Fenster für Bauwerke konnten bis ca. 1990 nur als ebene Scheiben hergestellt werden. Weiterentwickelte Fertigungsverfahren der Glasindustrie ließen nun auch gewölbte Scheiben wie im Automobilbau üblich zu. Fenster sind keine reinen Wandöffnungen mehr, werden baukonstruktiv wie modularisierte Fassaden betrachtet. Dabei sind Fertigungsvorgaben, statische Bedingungen, die Funktion und die Baunormen zu berücksichtigen. Grundlage für ein neues Fenster sind meist Baukastensysteme, das heißt, die Fensterprofile und das Zubehör sind schon erprobt und aufeinander abgestimmt, sie werden nur noch auf die korrekte Länge gebracht und zusammengesetzt.

Bei modernen Gebäuden wie dem Sony-Center in Berlin spricht man häufig von Elementfassaden, da hier direkt Fenster an Fenster montiert werden und diese nur noch an die Gebäudedecken ihre Lasten abtragen. Diese Bauweise ermöglicht die Montage von etwa 20 dieser großflächigen Elemente pro Stunde.

Bauphysikalische Eigenschaften von Fenstern

Beim EnEV-Nachweis fließen Fenster in den Transmissionswärmeverlust und in die solaren Wärmegewinne ein. Weiterhin muss die natürliche Belichtung nachgewiesen werden sowie der sommerliche Wärmeschutz. Sollte dieser Nachweis nicht erreicht werden, sind am Fenster außenliegende Verschattungselemente vorzusehen.

An Fenster werden folgende Anforderungen gestellt:

  • natürliche Belichtung
  • natürliche Belüftung
  • Wetterschutz
  • Wärmeschutz
  • solare Wärmegewinne
  • Sonnen- und Sichtschutz
  • Schallschutz
  • Brandschutz
  • Schutz gegen Einbruch und ggf. Beschuss
  • Durchbruch- und Ausbruchschutz

Natürliche Belichtung

Für jede Raumnutzungsart gibt es einen Berechnungsschlüssel, der die erforderliche natürliche Belichtung regelt.

Natürliche Belüftung

  • Belüftung, Abtransport von Gerüchen
  • Entfeuchtung, kältere Außenluft hat eine geringere Feuchtigkeit als warme Raumluft
Fenster eines alten Rosentaler Holzhauses, Kärnten, Österreich

Winddichtigkeit und Luftwechselrate

Holzfenster garantierten einen Luftwechsel, der früher auch wegen der raumluftabhängigen Feuerung mit Einzelöfen notwendig war. Sie hatten aber auch den Vorteil, dass Holz im Sommer schwindet, also mehr Durchlüftung bietet, im Winter quillt, also dichter wird.

Inzwischen sind Gummilippendichtungen der Standard, die eine sehr hohe Luftdichtigkeit garantieren. Ohne Öffnen des Fensters ist eine ausreichende Lüftung nicht mehr gewährleistet, deshalb werden vermehrt auch in Einfamilienhäusern mechanische Lüftungsanlagen erforderlich. Bewohner von Gebäuden mit modernen Fenstern sollten eine ausreichende Durchlüftung der Wohnung mit Querlüftung (Durchzug) zweimal täglich ermöglichen.

Die Entfeuchtung des Raumes geschieht normalerweise über die Lüftung. Ist diese nicht ausreichend, dann kann es zur Kondensation an kalten Bauteilen kommen. Bei einfach verglasten Fenstern ist die Glasscheibe die kälteste Oberfläche und die Luftfeuchtigkeit schlägt sich an der Scheibe sichtbar nieder. Wasser auf Glas führt zu keinerlei Schäden. Wird ein derartiges Fenster durch ein modernes wärmegedämmtes Fenster ersetzt, dann ist die Gefahr groß, dass der kälteste Punkt des Raumes sich verlagert, beispielsweise an eine Wärmebrücke, die dadurch nass wird und zu Schimmel neigt.

Überprüft werden all diese Merkmale beim Institut für Fenstertechnik (IFT) in Rosenheim. Das RAL-Gütezeichen, vergibt die RAL-Gütegemeinschaft nach der Prüfung durch das IFT.

Siehe auch: Sperrangel

Wetterschutz

Die Fensterkonstruktion hat zwei wichtige Aufgaben

  • Schutz vor eindringendem Wasser (Regen)
  • Schutz vor eindringender Luft (Wind), es wird davon ausgegangen, dass knapp die Hälfte der Energieverluste eines Gebäudes auf Undichtigkeiten der thermischen Hülle zurückzuführen sind.

Wärmeschutz

Schutz vor Auskühlung des Gebäudes, die Anforderung steigt durch erhöhte Energiepreise und gesetzliche Forderungen (EnEV – Energieeinsparverordnung). Das Isolierglasfenster ist konstruktiv ein Einfachfenster, wobei statt der einfachen Glasscheibe eine Anordnung aus zwei Glasscheiben verwendet wird. Diese sind mit einem luftdichten Rahmen untrennbar verbunden (Mehrscheiben-Isolierglas). Im Scheibenzwischenraum befindet sich getrocknete Luft oder ein Edelgas(Argon). Zusammen mit der Anwendung von Wärmestrahlung reflektierenden Schichten ist es gelungen, den Wärmedurchgangskoeffizient von 3,0 bei den frühen Isoliergläsern auf ca. 1,1 bei heutigen 2-fach-Wärmeschutzgläsern zu reduzieren und somit die Energieverluste zu dritteln. Bei noch höheren Ansprüchen an Schall- oder Wärmeschutz werden inzwischen auch drei Glasscheiben zusammengefügt (Dreischeibenverglasung).

Der Rahmen muss aufgrund des höheren Gewichtes und der nur geringen zulässigen Verbiegung des Isolierglases (aufgrund der sonst auftretenden Scherbelastung im Randverbund) deutlich kräftiger gebaut sein als ein Rahmen für ein gewöhnliches Einscheibenfenster. Zudem muss der Rahmen natürlich einen ebenso guten Wärmedurchlasswiderstand wie das eingesetzte Glas haben.

Ältere Isolierglasscheiben neigen zum „Erblinden“, das heißt, es bildet sich im Zwischenraum Kondensat, wenn im Laufe der Jahre die ursprünglich luft- und wasserundurchlässige Dichtung zwischen den Scheiben defekt wird. Damit ist die Lebensdauer der neuen Isolierglasfenster geringer als die traditioneller Konstruktionen.

Veränderungen durch die EnEV

Glasfassade

Durch die Betonung der Wärmedämm-Eigenschaften des Fensters ist dessen Funktionalität zur Beleuchtung des Raumes bei Altbaurenovierungen eingeschränkt worden. Dies resultiert aus zwei Ursachen:

Rahmenanteil:
Durch Standardisierung der Fensterprofile, größere Fenster und höhere Anforderungen an Wärmedämmung und Dichtheit sind heute übliche Fensterprofile relativ groß. Damit geht grade bei kleineren Fenstern immer mehr Glasfläche im Verhältnis zum Rohbaumaß des Fensters verloren. Besonders deutlich ist dies zu sehen bei kleinen modernen Kunststoff-Fenstern an historischen Gebäuden, beispielsweise schmale Seitenfenster von Erkern: Die Glasfläche beträgt hier oft nur noch ein Drittel der Maueröffnung und beeinträchtigt massiv die Ästhetik der alten Gebäude.

Erhöhte Reflexion:
An der Grenzfläche zwischen Luft und Glas wird etwa 4 % des einfallenden Lichtes bei senkrechtem Einfall reflektiert, bei schrägem Einfall jedoch deutlich mehr. Eine Glasscheibe reflektiert wegen zwei Grenzflächen etwa 8 % des einfallenden Lichtes. Eine doppelte Verglasung verliert bereits 15 %, die Dreifachverglasung sogar 22 % des einfallenden Lichtes. Eine Beschichtung der Glasflächen kann die Reflexion noch auf etwa 29 % verstärken.

Dieser Effekt kann bei Neubauten jedoch durch große Glasscheibenabmessungen und einen größeren Glasflächenanteil ausgeglichen werden. Die quantitative Beziehung zwischen der Art des Fenster beziehungsweise der Verglasung und dessen Fähigkeit zur Wärmedämmung wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten beschrieben.

Solare Wärmegewinne

Energiegewinn, da durch Glas nicht nur Wärme verloren geht, sondern auch bei günstiger Sonnenausrichtung Energie eingefangen wird. Quantifiziert wird diese Art der passiven Sonnenenergienutzung durch den Energiedurchlassgrad (g-Wert). Dieser Effekt wird im Winter bei großzügig dimensionierten Südverglasungen genutzt, wenn die Sonne flach steht und direkt in den Raum strahlt. Hingegen müssen diese Glasflächen im Sommer, wenn die Sonne steil steht, durch Vordächer, außenliegende Jalousien, oder Doppelfassaden beschattet werden um die Räume vor Überhitzung zu schützen. Nordseitig soll die Fensterfläche gering gehalten werden, z.B.: durch Oberlichtfenster, da hier keine solaren Wärmegewinne möglich sind.

Energiesparfenster

Um besondere Anforderungen an den Wärmedurchgang zu erfüllen, werden besondere Fenstertypen mit einer hohen Isolierwirkung gebaut. Die Verwendung von beschichtetem Mehrscheiben-Isolierglas ist heute Standard, da die Energieeinsparverordnung nur so erfüllt werden kann. Zur Erreichung noch besserer Werte werden verwendet:

  • Isolierglasfenster mit Dreifach-Isolierglas, das wegen der Dicke und des Gewichts höhere Anforderungen an die Fensterkonstruktion stellt.
  • Isolierglasfenster mit vorgeblendeter dritter Scheibe: Diese Konstruktion ist mit einem Verbundfenster vergleichbar, bei dem eine Scheibe durch Isolierglas ersetzt ist. Im Zwischenraum können Jalousien geschützt untergebracht werden.
  • Isolierglas-Kastenfenster: Aufbau wie bei einem klassischen Kastenfenster, nur dass die beiden Teilfenster keine einfache Scheibe, sondern eine Isolierglasscheibe enthalten.

Sommerlicher Wärmeschutz/Sichtschutz

Sonnenschutz als Schutz vor sommerlicher Überhitzung, dies ist besonders bei einem großen Fensterflächenanteil in Südausrichtung von Bedeutung.

Eine Wärmeschutzverglasung ist eine Scheibe mit einer stark reflektierenden Beschichtung. Diese kann aus einer Metallbedampfung oder einer meist nachträglich aufgeklebten Sonnenschutzfolie bestehen.

Außenliegende Jalousien werden oft als wirkungsvolles Verschattungselement eingesetzt. Innenliegende Jalousien sind kein effektiver Wärmeschutz, sondern ein Sichtschutz. Oberhalb des jeweiligen Fensters liegende Balkone oder Vordächer schützen bei richtiger Dimensionierung vor direkter sommerlicher Sonneneinstrahlung und somit vor Überhitzung.

Sichtschutz beispielsweise durch Verspiegelungen, Milchglas oder Ornamentglas, auch die Sichtfreigabe ist gesetzlich geregelt (Arbeitsstättenrichtlinie)

Schallschutzfenster

Für den Ersatz oder Ersteinbau eines Fensters wird der Geräuschpegel des umliegenden Verkehrs tabellarisch erfasst und daraus notwendige Schalldämmmaß des Fensters ermittelt. (Bauphysik: Schallschutz gegen Außenlärm) Fenster als schwächstes Glied reduzieren das Schalldämmmaß schwerer Außenwände erheblich. Die Abschwächung des Schalldämmwertes der Wand wird in der Bauphysik in einer Formel mit dekadischem Logarithmus berechnet.

Die Konstruktion von Schallschutzfenstern sieht konstruktive Verbesserungen in den Bereichen

  • Fensterscheibe
  • Fensterflügelrahmen
  • Fensterblendrahmen
  • Fugen zwischen Rahmen und Außenwand, sowie Rahmen und Flügel

Durch Verbundglasscheiben mit speziellen schallschluckenden Folien wird die Elastizität der Scheibe erhöht, damit das Schalldämmmaß erhöht. Vor einigen Jahren wurde der Scheibenzwischenraum mit einem Gas, welches schwerer als Luft ist, gefüllt beispielsweise SF6. SF6 ist aber wegen seiner ozonschädigenden Eigenschaften aufgrund des Kyoto-Protokolls zum Klimaschutz in den meisten europäischen Ländern mittlerweile verboten.

Schallschutzfenster mit hohem Wirkungsgrad haben:

  • dickes dreischichtiges Glas mit relativ großen Abständen zwischen den Scheiben
  • einen dünnwandigen elastischen Blendrahmen
  • eine dreifache Abdichtung zwischen Flügel und Blendrahmen aus Gummiprofilen

Brandschutzfenster

Es werden spezielle Brandschutzgläser als auch spezielle und geprüfte Rahmenkonstruktionen eingesetzt, siehe Feuerwiderstand.

Einbruchhemmende Fenster / beschusssichere Fenster

Man unterscheidet Fenster nach ihrer Einbruchssicherheit, dazu ist die Durchbruchsicherheit der Verglasung und der Beschläge von Bedeutung.

Objekt- und Personenschutz durch Verbundsicherheitsglas (durchschusshemmende Verglasung, Absturzsicherung, …)

Durchbruch- und Ausbruchschutz

Fenster ab einer gewissen Absturzhöhe müssen, wenn eine entsprechende Absturzsicherung fehlt, so ausgeführt werden, dass Personen nicht durchfallen können (z.B. durch Verbundsicherheitsglas VSG). In Gebäuden, aus denen Personen nicht ausbrechen dürfen (Gefängnisse, geschlossenen Krankenhausabteilungen und dgl.), ist es erforderlich, die Fenster durch geeignete Maßnahmen ausbruchsicher zu konstruieren. Auch hier finden einerseits die VSG-Gläser Anwendung und andererseits Beschläge mit erhöhter Festigkeit, abschließbaren oder demontierbaren Griffen sowie Bändern mit Schutz gegen das Aushängen.

Umweltbilanz des heutigen Fensters

Die derzeit erhältlichen Fensterkonstruktionen bieten unabhängig vom Material gute bis sehr gute wärmedämmende Eigenschaften. Ein Fenster ist oft auch heute noch eine Schwachstelle in der thermischen Hülle des Gebäudes. Heute hat sich mit modernen Fenstern das Missverhältnis des Wärmeverlustkoeffizienten zur Außenwand stark angeglichen. Dabei wirken sich bei Fenstern auch die solaren Wärmegewinne während der Heizperiode und die Einsparungen von elektrischem Licht durch natürliche Belichtung positiv in der Bilanz aus.

Die Herstellung von Glas, Aluminium, Stahl und Kunststoffen ist sehr energieaufwendig, die Verwendung von Tropenhölzern sehr umweltschädigend. Dennoch gibt es sehr intelligente Fensterkonstruktionen, die regional schnellwachsende Hölzer in der Konstruktion so einbauen, dass sowohl der Wärmeschutz als auch der Dauerhaftigkeit der Konstruktion Sorge getragen wird.

Edelgasfüllungen von Mehrschichtgläsern können bei raumseitig angeordneten Jalousien oder Gardinen durch Aufheizung zersetzt werden. Das kann über einen längeren Zeitraum zum Absinken des Wärmedurchgangswiderstandes führen.

Verwandte Themen

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