Warme Kante

Als warme Kante wird bei Mehrscheiben-Isolierglas ein Rand bezeichnet, bei dem der Abstandhalter zwischen den Glasscheiben aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht. Bei Fenstern und Türen wird der Begriff auch übergreifend für eine verbesserte Wärmedämmung im Bereich des Glaseinstandes am Flügelelement verwendet.

Bis in die 1990er Jahre wurden bei Isolierglas vorwiegend Abstandhalter aus Aluminium verwendet. Da Aluminium Wärme gut leitet, kühlte sich der Scheibenrand bei niedrigen Außentemperaturen stark ab. Diese Abkühlung am Rand ist bei neueren Abstandhaltern mit geringer Wärmeleitfähigkeit nur gering, man spricht daher von einer warmen Kante.

Zweischeiben-Isolierglas ist meist 24 mm dick (4 + 16 + 4 mm); Dreischeibenglas 32 mm. Bei letzterem hat die warme Kante eine noch größere Bedeutung als bei ersterem, weil die Oberfläche der Kante (eigentlich: der schmalen Fläche) 1/3 größer ist.

Aufbau von Isolierglas

Maßgeblich beeinflusst wird die Wärmedämmung in dem Übergangsbereich vom Glas zum Rahmen von der Wärmeleitfähigkeit des Isolierglas-Abstandshalters, der − je nach Aufbau der Verglasung − zwei oder drei Einzelscheiben an ihren Außenkanten zu einer Isolierglaseinheit verbindet. Die Aufgabe des Abstandhalters ist es, den vordefinierten Scheibenzwischenraum zwischen den Einzelscheiben dauerhaft zu gewährleisten und in Kombination mit einer umlaufenden Sekundärabdichtung den Scheibenzwischenraum zuverlässig nach außen abzudichten.

In Deutschland wurden seit dem Aufkommen der Mehrglasscheiben (also mehrere Jahrzehnte lang) Abstandhalter aus Aluminium eingesetzt. Ihre relativ gute Wärmeleitfähigkeit führt zu einer Senkung der Effizienz einer Wärmeschutzverglasung im Randbereich.

Verbesserter Wärmeschutz

Angesichts stetig wachsender Anforderungen an die Wärmedämmleistung von Fenstern und Türen erweist sich diese Schwachstelle als problematisch. Strengere gesetzliche Anforderungen und der anhaltende Trend zur energieeffizienten Bauweise haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass die Dämmleistung von gängigen Wärmeschutzgläsern mit Zwei-Scheiben-Aufbau durch die kontinuierliche Verbesserung der hauchdünnen Metallbeschichtungen und den Einsatz der Edelgase Argon oder Krypton im Scheibenzwischenraum bis an die physikalisch mögliche Grenze gesteigert wurde.

Zu Beginn der 1990er Jahre lag der für die Dämmleistung maßgebliche Wärmedurchgangskoeffizient (Ug-Wert) einer Zweifach-Wärmeschutzverglasung beispielsweise noch bei circa 3,0 W/(m² K), heute bei 1,1 W/(m² K). Mit Dreifach-Wärmeschutzverglasungen sind Ug-Werte bis 0,5 W/(m² K) erreichbar. Der Wärmedurchgangskoeffizient gibt die Wärmemenge an, die pro Zeiteinheit durch eine bestimmte Fläche eines Bauteils bei einem bestimmten Temperaturunterschied zwischen der Raum- und Außenluft hindurchgeht. Je kleiner dieser Wert ist, desto größer ist die Wärmedämmung.

Parallel zur Optimierung der Wärmedämmung der Funktionsgläser wurden die Rahmenkonstruktionen immer weiter verbessert. Je besser aber Glas und Rahmen isolieren, umso deutlicher macht sich der Aluminium-Abstandhalter im Isolierglas-Randverbund als thermische Schwachstelle bemerkbar. Der klassische Abstandhalter wirkt wie eine Wärmebrücke, sodass sich der raumseitige Verglasungsrand bei niedrigen Außentemperaturen trotz geheizter Räume stark abkühlt und wertvolle Heizenergie verlorengeht. Sinkt die Temperatur in diesem Areal bis unter den Taupunkt, bildet sich Kondensat, das insbesondere bei Holzfenstern und -türen bei dauerhaftem Auftreten die Rahmenkonstruktion schädigen kann. Außerdem führt der starke Temperaturunterschied zwischen der Scheibenmitte und dem Scheibenrand zur Konvektion der Luft vor der Scheibe, die als Luftzug fühlbar ist.

Um diesen Effekt zu verringern, werden etwa seit Mitte der 1990er Jahre Abstandhalter aus Materialien verbaut, deren Wärmeleitfähigkeit deutlich geringer als die von Aluminium ist. Der Begriff warme Kante kommt daher, dass durch den Einsatz dieser thermisch verbesserten Systeme Wärmebrücken verringert und die Temperatur der raumseitigen Glaskante erhöht werden.

Neue Abstandhalter-Generation

Mittlerweile gibt es eine Reihe unterschiedlicher Abstandhalter-Systeme für die warme Kante. Neben Profilen aus Edelstahl, verschiedenen Kunststoffmischungen und Struktursilikonschaum kommen spritzbare thermoplastische Abstandhalter aus Polyisobutylen zum Einsatz. Kunststoff-Abstandhalter aus Polypropylen tragen am Rücken eine hauchdünne Ummantelung aus Edelstahlfolie. Der für seine niedrige Wärmeleitfähigkeit bekannte Kunststoff Polypropylen dient dabei als Basismaterial für die Grundform des Abstandhalters, die Ummantelung aus Edelstahl sorgt für die zuverlässige Dichtigkeit des Randverbundes und eine gute Haftung für alle Isolierglasdichtstoffe. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit sind Verbundsysteme mit Biopolymeren aus nachwachsenden Rohstoffen verfügbar. Flexible Schaumprofile werden von der Rolle, thermoplastische Abstandhalter aus dem Fass direkt auf die Scheibe appliziert. Dafür ist spezielle Maschinentechnik erforderlich, die einen hohen Automatisierungsgrad ermöglicht.

Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten

Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) wird nach dem Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 10077-1 berechnet. Neben den U-Werten für Glas und Rahmenkonstruktion sowie den jeweiligen Flächen dieser beiden Komponenten wird bei der Berechnung der lineare Wärmedurchgangskoeffizient ψ (Psi) des Abstandhalters benötigt. Dieser (auf die jeweilige Kantenlänge der Verglasung bezogene) Wert beschreibt den zusätzlichen Wärmestrom, der durch das Zusammenwirken von Rahmenprofil und Isolierglasrand, einschließlich des Einflusses des Abstandhalters, verursacht wird. Je höher der Psi-Wert ist, umso mehr Energie geht durch den Randverbund verloren. Die Maßeinheit ist W/(m K); 1 W/(m K) sagt aus: pro Meter Kantenlänge und pro Grad Temperaturdifferenz geht 1 Watt verloren.

Durch den Einsatz von Warme-Kante-Abstandhaltern kann der Psi-Wert um bis zu 60 Prozent gesenkt werden und damit der U-Wert der Gesamtkonstruktion reduziert werden. Wie stark sich der Einfluss des Abstandhalters auf die Bewertung des gesamten Bauteils auswirkt, ist stark vom Format der Isolierverglasung abhängig. Bei kleineren Scheiben sind die Auswirkungen relativ größer als bei großen Glaseinheiten. (Beispiel: eine quadratische Scheibe von 50 × 50 cm hat 0,25 m² Fläche und einen Außenrand von 2 m Länge; eine Scheibe von 1 × 1 m hat 1 m² Fläche und einen Außenrand von 4 m Länge, also vierfache Fläche, aber nur doppelte Außenrand-Länge).

Die gute Wärmedämmung eines Fensters oder einer Tür entsteht durch die Qualität von Rahmen, Glas und Randverbund. Glasintegrierte Elemente wie beispielsweise Sprossen sind Wärmebrücken. Um diesen unerwünschten Effekt zu minimieren, empfiehlt es sich, auch hier Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit einzusetzen (oder auf die Sprossen zu verzichten).

Entwicklung

Thermisch verbesserte Systeme mit neuen Abstandhaltern bewirken eine verbesserte Wärmedämmung. Das spart Heizenergie und kann die Entstehung von Tauwasser am Scheibenrand reduzieren oder vermeiden. Angesichts dieser Vorteile nimmt der Anteil der warmen Kante in der Isolierglasproduktion in Deutschland seit Jahren zu.

Einen deutlichen Schub erhielten die thermisch verbesserten Abstandhalter mit der Energieeinsparverordnung (EnEV), die im Jahr 2002 in Kraft trat. Denn bei den Berechnungen im Rahmen des Nachweisverfahrens der EnEV müssen seither die wärmetechnischen Eigenschaften von Abstandhaltern berücksichtigt werden. Auf Basis der DIN EN ISO 10077-1 werden bei der Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten für das gesamte Bauteil Fenster nicht nur die Transmissionswärmeverluste über Glas und Rahmen, sondern auch die Wärmeverluste über den Isolierglas-Randverbund berechnet. Die thermische Verbesserung des Randverbundes eines Fensters führt daher zu einer Aufwertung des Gesamtsystems.

Weiter forciert wird diese Entwicklung durch die Ziele der Bundesregierung zur Verringerung des CO₂-Ausstoßes; durch die EnEV 2007 und die EnEV 2009 wurden die Anforderungen an die Wärmedämmung von Gebäuden erheblich verschärft.

Weblinks

• Bundesverband Flachglas: Kompass ´warme Kante´ für Fenster