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Schlanker Wärmeschutz mit neuen Fensterkonstruktionen
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Designstudie I: Ein im Forschungsprojekt entwickelter optimierter Fensterrahmen ist hier mit einer Dreifach-Verglasung zu sehen.
© SKZ-KFE gGmbH, Würzburg
Gerade Fenster und Verglasungen haben in den vergangenen Jahrzehnten enorme Fortschritte beim Wärmeschutz gemacht. Doch blieben nach wie vor Schwachpunkte beim Wärmeschutz: die Fensterrahmen. Diese mussten nun zudem das gestiegene Gewicht der mehrfach verglasten Fenster durch kräftigere Konstruktionen aufnehmen. In einem Forschungsprojekt wurden nun Rahmen entwickelt, die hochdämmende Eigenschaften mit schlanker und leichter Bauweise verbinden. So konnte ein thermisch optimiertes Profil entwickelt werden, das bei nur 90 mm Profilbreite einen Rahmen-U-Wert von 0,8 W/m²K erreicht. Die Wärmeverluste wurden also um etwa 50% reduziert. Bereits im vergangenen Jahr präsentierte der Forschungsverbund das neu entwickelte Standardfenster unter der Bezeichnung „TopTherm90“ der Öffentlichkeit.
Projektsteckbrief
| Offizieller Projekttitel | Hochwärmedämmende Fenster- und Fassadensysteme (HWFF) |
|---|---|
| Laufzeit | 08/2006 bis 01/2009 |
| Technologiestatus |  Demonstrationsphase |
| Schwerpunkte |
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Projektbeschreibung
Leistungsfähige Verglasung bringt die Fensterrahmen in Zugzwang: Denn Architekturverglasung wird immer besser, mit modernen Dreifach- oder gar Vierfach-Verglasungen werden enorm gute Wärmeschutzqualitäten erreicht. Doch diese Entwicklung hat ihren Preis – die Fensterrahmen müssen jetzt das höhere Gewicht der Scheiben mit kräftigeren Konstruktionen aufnehmen und zugleich wärmeschutztechnisch mit diesen gleichziehen. Das Gebot der Wärmebrückenvermeidung führt also fast zwangsläufig zu höheren Profilstärken.
Zwar können die thermisch verbesserten Rahmen in der Ansichtsbreite nahezu ebenso schlank realisiert werden wie herkömmliche Konstruktionen und mit der Überdämmung des Blendrahmens und bei ohnehin größeren Wandstärken kommen die größeren Profilstärken nicht so stark zur Geltung. Dennoch gibt es einen Bedarf an konsequent wärmetechnisch optimierten und zugleich schlanken Rahmenkonstruktionen.
Auch für die dünnen Vakuumverglasungen, die wohl bald technologisch machbar sind, wären schlanke Rahmenkonstruktionen hoch interessant: Die evakuierten Verglasungen reduzieren zwar die statische Belastung für Rahmen, weil diese aber auch hier thermisch optimiert werden müssen, entschärft sich das ästhetische Problem großer Profilstärken nur wenig.
Fokus
In dem Forschungsprojekt unter Beteiligung von zwei wissenschaftlichern Instituten und sechs Industriepartnern wird zunächst eine Rahmenkonstruktion für Standard-Fenster zur Marktreife entwickelt. Hierfür ist die gesamte Fertigungstechnologie zu entwickeln und für eine Serienproduktion aufzubauen. Profile, Rahmen, Flügel und Fassadenanbindungen sollen bei schlanker Bauweise einen U-Wert von 0,8 W/m²K unterschreiten. Dies entspricht einer Reduktion der Wärmeverluste gegenüber dem Stand der Technik um etwa 50%. Warm- und Kaltseite der Rahmenprofile werden hierfür thermisch möglichst vollständig voneinander entkoppelt. Um das zu erreichen, wird eine in vertikaler Richtung durchgängige Dämmebene realisiert. Sowohl die Oberflächeneigenschaften (z. B. Witterungsschutz, Optik) als auch die mechanische Stabilität wird durch ein geeignetes Hüllmaterial aus Kunststoff sichergestellt, das die Dämmebene umschließt.
Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich in der Folge auch auf bewegliche Systeme, z. B. Dachfenster.
Erfolge
Profil
Inzwischen wurde ein thermisch optimiertes Profil entwickelt, das bei nur 90 mm Profilbreite den anvisierten Rahmen-U-Wert von 0,8 W/m²K erreicht. Mit einem ebenfalls neu entwickeltem Herstellungsverfahren wurden bereits erste Musterfenster hergestellt. Unter dem Namen »TopTherm 90« konnte auf der „Fensterbau/Frontale 2008“ in Nürnberg die Neuentwicklung vorgestellt werden.
Mit dieser Rahmenkonstruktion erhält man bei Verwendung von 3fach-Isolierglas passivhaustaugliche Fenster mit einem Fenster-U-Wert von 0,8 W/m²K. In Kombination mit Vakuumisolierglas erreicht man sogar einen Wert von 0,7 W/m²K.
Erste Berechnungen zeigen die auch sehr guten statischen Eigenschaften der entwickelten Konstruktion. Entsprechende Prüfungen an den Musterprofilen laufen.
Musterfertigung
Bei dem Projektpartner BBG wurden die ersten Profile im Rahmen einer Musterfertigung hergestellt. Kernstück ist ein PU-Schaum, der für die sehr guten Dämmeigenschaften sorgt. Ein formstabiler und wetterfester Kunststoff umhüllt den Schaum und gewährleistet zugleich die geforderten mechanischen Eigenschaften sowie einen gestalterischen Spielraum für Form und Oberflächen.
Herstellung
Eine neuartige Klebetechnologie ermöglicht eine relativ einfache und kostengünstige Herstellung der Fenster. Weil auch Verglasung und Rahmen verklebt werden, ergibt sich eine erstaunlich gute statische Belastbarkeit.
Meilensteine
Die Profil- und Rahmenkonstruktionen durchlaufen derzeit die branchenüblichen Prüfungen hinsichtlich thermischer und mechanischer Eigenschaften. Eine produktionstechnische Umsetzung ist bis Frühjahr 2009 geplant. Eine Markteinführung planen die Projektbeteiligten für 2010.
Anwendung
Informationen hierzu im weiteren Projektverlauf
