Studie des PHI zu „Living Comfort“: Positiver Einfluss von Warme Kante-Abstandhaltern auf thermische Behaglichkeit
Der positive Einfluss von Warme Kante-Abstandhaltern hinsichtlich Behaglichkeit und Vermeidung von Schimmelbildung ist durchaus bekannt. Um diesen Vorteil mit Daten verifizieren zu können, hat das Passivhaus Institut in Darmstadt in seiner Studie „Living Comfort“ mit der Frage beschäftigt, wie sich Behaglichkeits- und Hygienekriterien bei Fenstern in verschiedenen Klimazonen definieren und einhalten lassen.
Was ist überhaupt Behaglichkeit? Kann man Behaglichkeit physikalisch messen und belegen?
Menschen empfinden einen Raum dann als thermisch behaglich, wenn er eine bestimmte „operative Temperatur“ hat. Diese setzt sich aus dem Mittelwert der Lufttemperatur und der umgebenden Oberflächen zusammen. Die Temperaturdifferenz zwischen Luft und Oberflächen sollte möglichst gering sein, denn bei großen Temperaturunterschieden entsteht der unangenehme Eindruck von Zugluft. Bei sogenannten Kaltluftwalzen etwa sackt die Luft an kalten Oberflächen nach unten und sorgt für eine ungemütliche Luftbewegung.
Nachgewiesen ist: Ein angenehmes Empfinden stellt sich ein, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Raumluft („operative Temperatur“) und den kälteren Umgebungsflächen wie Außenwänden, Decken, Böden oder Fenstern kleiner als 4,2 Kelvin ist. Oder: Damit man sich behaglich fühlt, dürfen die kälteren Flächen maximal 4,2 Kelvin kälter sein.
Auf dieser Grundlage lassen sich standortbezogene Aussagen zur thermischen Behaglichkeit ableiten. Mit den standortbezogenen Randbedingungen des kältesten Tagesmittels eines Referenzjahres an einem bestimmten Standort und der maximalen Temperaturdifferenz lässt sich ein Wärmedurchgangskoeffizient U errechnen, unterhalb dessen die thermische Behaglichkeit gewährleistet ist.
Wird beispielsweise die operative Raumtemperatur mit 22°C und die Außentemperatur mit -16 °C angesetzt, errechnet sich ein U-Wert von 0,85 W/(m²K). Dieser Wert ist bekannt als das Passivhaus-Behaglichkeitskriterium für das kühl-gemäßigte Klima und gilt für das eingebaute Fenster.
Wird das nicht eingebaute Fenster alleine betrachtet, gilt im kühl-gemäßigten Klima der Grenzwert von 0,80 W/(m²K), um einen Puffer für die Einbau-Wärmebrücken zu gewährleisten.
Der rechnerische Nachweis für die Behaglichkeit zeigt also, dass der maximale U-Wert des Bauteils von der Außentemperatur abhängig ist – und damit vom lokalen Klima.
Kann man rechnerisch nachweisen, wann Schimmel entsteht?
Wichtige Faktoren für Komfort und Gesundheit sind darüber hinaus das Vermeiden von Tauwasser und Schimmel. Generell schlägt sich Feuchtigkeit an der kältesten Stelle im Raum nieder – und das ist häufig der Glasrand. In der Folge bildet sich hier oft Schimmel, denn die hohe Feuchtigkeit bietet beste Bedingungen für Schimmelwachstum. In Kombination mit dem Tauwasser können auch Bauschäden auftreten.
Wichtig zu wissen: Schimmelpilzwachstum tritt schon oberhalb der Taupunkttemperatur auf. Oberflächentemperaturen müssen daher über der sogenannten Schimmelpilztemperatur liegen, um Bausubstanz und Gesundheit der Bewohner wirksam zu schützen.
Auch das lässt sich rechnerisch ermitteln: Als Indikator für die hygienischen Verhältnisse am Glasrand hat sich der sogenannte Temperaturfaktor fRsi etabliert. Liegt dieser Wert im kühl-gemäßigten Klima bei mindestens 0,7, kann man davon ausgehen, dass bei normaler Raumluftfeuchte kein Schimmel entsteht. Eine wirksame Lösung zur Vermeidung von Schimmel ist es also, die Temperatur am Glasrand zu erhöhen.
Die nachfolgende Tabelle benennt die Behaglichkeits- und Hygienenforderungen für die unterschiedlichen Klimata:
Welche Beispiele wurden in der Studie konkret untersucht?
Es ist nun klar, dass das Fenster stets in Verbindung mit dem Standort des Gebäudes zu betrachten sind. Die Studie untersucht daher beispielhaft die Eignung verschiedener Kombinationen aus Fensterprofilen, Verglasungen und Abstandhaltern für fünf klimatische Randbedingungen, nämlich im arktischen, kalten, kühl-gemäßigten, warm-gemäßigten und warmen Klima.
Die nachfolgende Tabelle fasst die Ergebnisse der Studie zusammen. Sie zeigt, welche untersuchten Kombinationen aus Fensterrahmen, Verglasung und Abstandhalter hinsichtlich Komfort und auch Hygiene bei den verschiedenen klimatischen Randbedingungen geeignet sind.
Was ist das Fazit der Studie?
Die PHI-Studie zeigt, dass die Wahl des Abstandhalters einen wichtigen Einfluss auf die thermische Qualität des Fensters hat: Ab dem warm-gemäßigten Klima empfiehlt sich im Regelfall eine 3-fach Verglasung in Kombination mit hoch energieeffizienten Abstandhaltern wie dem Swisspacer Ultimate. Dann könnten selbst mit den in diesen Regionen weitverbreiteten ungedämmten Fensterrahmen die notwendigen Werte für Behaglichkeit und Hygiene erreicht werden. Mit gut gedämmten Fensterrahmen lassen sich für warm-gemäßigtes und kühl-gemäßigtes Klima die Anforderungen sowohl mit Edelstahl-Abstandhaltern als auch mit dem Premiumabstandhalter von Swisspacer erfüllen. Insbesondere für die Anforderungen des arktischen Klimas ist dafür der Swisspacer Ultimate in Verbindung mit einem besonders gut gedämmten Rahmen notwendig.
Die Studie wurde von Swisspacer in Auftrag gegeben. Das Passivhaus Institut Darmstadt und Swisspacer arbeiten seit Jahren gemeinsam an Studien, die grundlegende Informationen für den Markt bereitstellen. Swisspacer beteiligt sich seit diesem Jahr am Passivhaus Award und hat einen eigenen Sonderpreis ausgelobt, der 2021 erstmals verliehen wird.
Die Studie „Living Comfort – Wie Behaglichkeits- und Hygienekriterien bei Fenstern in verschiedenen Klimaten erreicht werden können“ steht hier zum Download bereit: