Funktionsverbesserung historischer Fenster - Johannesberger Arbeitsblätter
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Johannesberger Arbeitsblätter
Beratungsstelle für Handwerk und Denkmalpflege
Funktionsverbesserung
historischer Fenster
Richard Heins, Guido Kramp, Gerwin Stein
Im Zuge der energetischen Sanierung
von Bestandsgebäuden werden in der
Regel auch die Fenster, die ein wesent-
liches Bauteil der Gebäudehülle dar-
stellen, einer Optimierungsprüfung
unterzogen. Immerhin betragen die
rechnerischen Wärmeverluste im Be-
reich der Fenster, je nach wärmetech-
nischer Qualität und flächenmäßigem
Anteil an der wärmeübertragenen Ge-
bäudehülle, zwischen 19 und 37 % der
Gesamtwärmeverluste1. Anders als bei
Außenwänden, Decken und Dächern
führten und führen energetische Maß-
nahmen bei den Fenstern häufig zum
Verlust. Der schon fast standardmäßig
vorgenommene Austausch von Fen-
stern lässt sich vermutlich dadurch
erklären, dass sie als annähernd „mo-
bile“ Bauteile einer besonderen Ge- Abb. 1: Abb. 2:
fährdung ausgesetzt sind. Ein historisches Foto des so genannten Bei einem Umgebindehaus in der
Die Möglichkeiten einer energeti- Roten Baus der Propstei Johannesberg Oberlausitz wurden nachträglich
schen Verbesserung werden zumeist zeigt deutlich vorhandene Winter- Vorfenster/Winterfenster im Bereich
nicht geprüft und von den Beteiligten fenster im EG und 1. OG. der Blockstube eingebaut.
eher als störende Aufgabe gegenüber
einem reibungslosen Austausch des und weniger um Energieeinsparung rung zu umfangreichen Verlusten ge-
kompletten Fensterbestandes emp- und CO2-Reduzierung aus umwelt- führt. Der vorherrschende Zeitgeist
funden. Maßnahmen an vorhandenen politischen Zielsetzungen. Entspre- sowie die Möglichkeit der Fertigung
Fenstern zur Verbesserung ihrer bau- chende Veränderungen beschränkten von Großglasscheiben und neue Be-
physikalischen Eigenschaften haben sich häufig auf die intensiver genutz- schlagstechniken förderten diese Ent-
jedoch durchaus eine gewisse Tradi- ten Räume eines Gebäudes. Zu den am wicklung.
tion. Bei genauerer Betrachtung histo- häufigsten durchgeführten Maßnah- Die Verluste beziehen sich nicht
rischer Fenster und Einbausituationen men gehörte der Einbau einer zweiten nur auf das Fenster als Zeugnis seiner
stößt man immer wieder auf entspre- Fensterebene vor dem vorhandenen handwerklichen Fertigung, sondern
chende konstruktive Veränderungen, Bestandsfenster. auch auf die entstandene Beeinträchti-
die nach dem ursprünglichen Einbau Insbesondere in der 2. Hälfte des gung für das Erscheinungsbild der Ge-
vorgenommen worden sind. Bei die- 20. Jh. haben Fehleinschätzungen be- bäudefassade. In der Nachbetrachtung
sen Maßnahmen ging es jedoch vor- züglich der tatsächlich vorhandenen kann zweifelsohne festgestellt werden,
rangig um die Verbesserung der Schäden an historischen Fenstern und dass diese Verluste bei einer Vielzahl
Wohnsituation und der Behaglichkeit fehlende Erfahrungen im Hinblick auf von Objekten vermeidbar gewesen
die technischen Möglichkeiten der — wären. Es stellt sich also für zukünfti-
1 Horschler/Jagnow (siehe Literaturliste) Reparatur und Funktionsverbesse- ge Entscheidungen die Frage, wie sich
Themenbereich 8.1
funktionale und bauphysikalische De-
fizite von historischen Fenstern ver-
bessern lassen, ohne dabei ihre Sub-
stanz in einem erheblichen Umfang zu
zerstören.
1. Reduzierung von
Lüftungswärmeverlusten
Bei älteren Fenstern sind häufig
Abnutzungserscheinungen und Ver-
formungen festzustellen. Die Verfor-
mungen der Fensterflügel sind insbe-
sondere auf ständige Schwind- und
Quellbewegungen infolge von Feuch-
teeinflüssen und Sonneneinstrahlung
sowie auf statische Belastungen zu-
rückzuführen. Somit schließen die
Fenster nicht mehr ausreichend dicht
in ihren Falzen, und über die vorhan-
denen Fugen kommt es zu erhöhten Abb. 4:
Lüftungswärmeverlusten sowie zu Schnitt durch Fensterprofil mit eingezogener Silikonschlauchdichtung.
spürbaren Zugerscheinungen. Zur
Verbesserung der Dichtigkeit der Fen- Falzanschlages, durch das Auflei- 2. Reduzierung von Trans-
ster und damit zur Reduzierung der men von Holzleisten, eine größere missionswärmeverlusten
Wärmeverluste können in der Sanie- Dichtheit der Fenster bewirken.
rungspraxis zwei Maßnahmenvarian- Im Hinblick auf eine wärme- und
ten zur Ausführung kommen: – Einbau einer umlaufenden Silikon- schallschutztechnische Verbesserung
– Die vorhandenen Falze werden schlauchdichtung. Um den Steg historischer Fenster wird nachfolgend
sauber ausgehobelt und neue der Dichtung zu befestigen wird in eine Reihe verschiedener Möglichkei-
Holzleisten, falls erforderlich in den Falz des Fensterflügels oder ten dargestellt. Die beschriebenen Va-
konischer Form, passgenau in die des Blendrahmens eine Nut mit ei- rianten sind mit einem mehr oder we-
Falze eingeleimt. Darüber hinaus ner speziellen Fräsmaschine einge- niger großen Eingriff in die originale
kann auch die Verbreiterung des fräst. Fenstersubstanz verbunden. Darüber
An den Stellen, an denen sich die Fen-
sterbeschläge befinden, kann in aller
Regel keine Nut eingefräst werden.
Der Steg der Schlauchdichtung muss
später in diesen Bereichen abgeschnit-
ten und die Dichtung lose verlegt wer-
den. Verschiedene Hersteller bieten Si-
likon-Einfräsdichtungen in unter-
schiedlicher Farbe und Größe an.
Je nach Breite des zu schließenden
Spaltes zwischen Fensterflügel und
Blendrahmen ist eine passende
Schlauchdichtung auszuwählen. Die
notwendige Breite der Nut ist von der
Größe der Schlauchdichtung abhän-
gig.
Eine weitere Ursache für Undich-
tigkeiten und schlechtes Schließen
sind häufig zu dicke Anstrichschich-
ten in den Falzen. Mit der Entfernung Abb. 5:
Abb. 3: der Anstriche in diesem Bereich kann Eingebaute Silikonschlauchdichtung
Einfräsen einer Nut in den Falz eines in vielen Fällen bereits eine wesentli- im Blendrahmen eines Bestands-
Fensterflügels. che Verbesserung erreicht werden. fensters.
hinaus führen die unterschiedlichen sichtbar. Um dem entgegenzuwirken liegen. Dieses Problem stellt sich
Ausführungen in den meisten Fällen bietet es sich an, die äußere Seite des nicht, wenn die Flügel des Bestands-
zu einer Veränderung des Erschei- Innenfensters in einer dunkleren Farb- fensters nach außen öffnen, wie es ins-
nungsbildes, die von Fall zu Fall auch tönung zu streichen. Im Innenbereich besondere in Norddeutschland der
als Beeinträchtigung angesehen wer- führt die neue Fenstersituation zu ei- Fall ist.
den kann. ner veränderten räumlichen Wahrneh- Durch den Umbau eines Einfach-
mung. fensters zu einem Kastenfenster ergibt
2.1 Kastenfenster durch zusätzliche In Abhängigkeit von der Dicke der sich aus bauphysikalischer Sicht ein
innere Fensterebene Außenwände wird die innere Fenster- günstigerer Isothermenverlauf. Das
Der Umbau eines vorhandenen Ein- ebene entweder in die Laibung plat- bedeutet, dass sich im Eckbereich des
fachfensters zu einem Kastenfenster ziert oder aber auf die Innenseite der Fensteranschlusses eine höhere Ober-
durch die Anordnung einer zweiten Außenwand aufgesetzt. In den meis- flächentemperatur einstellt und sich
Fensterebene auf der Innenseite ge- ten Fällen werden die Blendrahmen dadurch die Gefahr der Kondensat-/
hört zu den am häufigsten ausgeführ- des äußeren und inneren Fensters mit Schimmelpilzbildung vermindert.
ten Varianten der Funktionsverbesse- einem Futter miteinander verbunden, Der aus energetischer Sicht auf je-
rung historischer Fenster. Gleichzeitig der Hohlraum mit Dämmstoff ausge- den Fall sinnvolle Einbau einer Fen-
kann diese Maßnahme als optischer füllt und gegenüber der Raumseite sterdichtung sollte dennoch nur dann
Einbruchschutz angesehen werden. luftdicht ausgebildet. erfolgen, wenn die wärmetechnische
Diese Variante ist zumeist sub- Bei größeren Abständen zwischen Qualität der Gebäudehülle und die
stanzschonend, da keine oder nur ge- den Fensterebenen wird auf den Ein- raumklimatischen Bedingungen diese
ringe Eingriffe in das Originalfenster bau eines verbindenden Futters häufig Maßnahme zulassen, da eine Fenster-
erforderlich sind. Allerdings kann der verzichtet. dichtung die Luftwechselrate deutlich
vorgenommene Umbau unter opti- Damit sich auch die außenseitigen reduziert. Im Falle des Einbaus einer
schen Gesichtspunkten durchaus eine Fensterflügel weitgehend rechtwink- Fensterdichtung ist diese bei Kasten-
Beeinträchtigung darstellen. Je nach lig aus der Wandebene öffnen lassen, fensterkonstruktionen grundsätzlich
konstruktiver und farblicher Ausfüh- sollten die Drehpunkte der Innenfen- in der raumseitigen Fensterebene vor-
rung ist die neue innere Fensterebene sterflügel gegenüber den Außenfen- zunehmen. Damit wird das Einströ-
mehr oder weniger deutlich von außen sterflügeln etwas weiter auseinander- men von warmer Raumluft in den
Abb. 6: Abb. 7:
Auf die Innenseite einer Außenwand aufgesetzte neue In die Fensterlaibung einer Natursteinwand angeordnete
zweite Fensterebene, einschließlich Futter. (Foto: H. Hiege) neue innere Fensterebene ohne Futter.
Tab. 1: Ermittelte Uw-Werte für verschiedene Verglasungsvarianten mit einem Scheibenabstand von 120 mm am Beispiel eines umgebauten Einfachfensters zu einem Kastenfenster (F. Essmann in [4]). Kastenraum verhindert und gleichzei- Weise lassen sich je nach Erfordernis te Kastenfensterkonstruktion kann tig bleibt dieser von außen belüftet. sehr beliebige wärme- und schall- nach DIN EN ISO 10077-1 vorge- Die Verglasung der inneren Fenster- schutztechnische Dämmwerte erzie- nommen werden. ebene kann sowohl mit unbeschichte- len. In Tabelle 1 werden beispielhafte Das neue raumseitige Fenster sollte tem oder beschichtetem Einfachglas Uw-Werte für verschiedene Vergla- sich von dem historischen Bestands- als auch mit den unterschiedlichsten sungskombinationen angegeben. fenster durch eine einfache Gestaltung Ausführungen von Isolierverglasun- Eine exakte rechnerische Bestim- und Gliederung möglichst unterschie- gen vorgenommen werden. Auf diese mung des Uw-Wertes für eine konkre- den, und vorzugsweise mit zeitgemä- Abb. 8: Abb. 9 Umbau zum Kastenfenster durch Ganzglasflügel. Einbau einer Dichtung im Bereich des vorhandenen Futters.
Bestandsfenster teilweise oder sogar Fenster berechnet. Dabei werden der
vollständig erhalten werden können. Wärmedurchlasswiderstand des Luft-
zwischenraums und der innere und
2.1.1 Ermittlung des Uw-Wertes für äußere Wärmeübergangswiderstand
Kastenfenster berücksichtigt:
Die rechnerische Ermittlung des Uw-
Wertes für Kastenfenster erfolgt nach
DIN EN ISO 10077-1 (2010). Alter-
nativ kann auch das Tabellenverfahren
verwendet werden.
Rs Wärmedurchlasswiderstand
Da es sich bei einem Kastenfenster um des Raumes zwischen den
ein Bauteil aus zwei hintereinander an- Verglasungen der beiden Fenster in
geordneten Fensterebenen handelt, ist m2 · K/W nach DIN EN ISO 1077-1
zunächst der Uw-Wert für jede Ebene (2010), Tabelle C.1
mit nachfolgender Formel zu ermit- Rse außenseitiger Wärmeübergangswi-
teln: derstand des inneren Fensters in
m2 · K/W
Rsi raumseitiger Wärmeübergangswider-
Abb. 10: stand des äußeren Fensters
Kastenfensterlösung bei einem in m2 · K/W
Metallfenster in einem ehemaligen Af Rahmenfläche in m2 Uw1 Wärmedurchgangskoeffizient des
Industriegebäude. Ag Verglasungsfläche in m2 inneren Fensters in W/(m2 · K)
lg Länge des Randverbundes Ver- Uw2 Wärmedurchgangskoeffizient des
ßen Beschlägen versehen werden. Die glasung-Rahmen in m äußeren Fensters in W/(m2 · K)
Abbildungen 8 und 9 zeigen eine sol- Uf Wärmedurchgangskoeffizient des
che Ausführung, bei der Ganzglasflü- Rahmens in W/(m2 · K) Beispielrechnung2
gel mit speziellen Beschlägen an die Ug Wärmedurchgangskoeffizient der Im Rahmen der energetischen Sanie-
vorhandene historische Fensterbeklei- Verglasung in W/(m2 · K) rung eines denkmalgeschützten Ge-
dung angeschlagen wurden. Ψg längenbezogener Wärmedurchgangs- bäudes (Niederdeutsches Hallenhaus,
Auch bei denkmalgeschützten In- koeffizient des Abstandshalters in erbaut 2. Hälfte 19. Jh.) sollen die bau-
dustriebauten, bei denen häufig eine W/(m2 · K) zeitlichen Zargenfenster mit Mittel-
Umnutzung zu Wohn- oder Gewer- stock (auswärtsschlagend) aus Kiefer
bezwecken stattfindet, kann der Um- Mit Hilfe der ermittelten Uw-Werte (Abb. 11) mit den Abmessungen b x h
bau zu einem Kastenfenster eine we- der beiden Fensterebenen wird im = 1,11 x 1,35 m durch die Anordnung
sentliche Funktionsverbesserung be- nächsten Schritt der Wärmedurch- einer zusätzlichen inneren Fenster-
wirken und dazu beitragen, dass die gangskoeffizient Uw für das gesamte ebene zu Kastenfenstern umgebaut
werden.
Das auswärtsschlagende Bestands-
fenster ermöglicht durch seine Kon-
struktion mit der schweren Zarge, dass
das innere Vorsatzfenster ohne Eingriff
in die historische Bausubstanz ange-
schraubt werden kann. Eine eventuelle
Rückbaubarkeit ist ohne großen Auf-
wand gegeben. Beim Bestandsfenster
ist meist noch die bauzeitliche Vergla-
sung vorhanden. Für die Berechnung
wird 4 mm dickes Floatglas angenom-
men. Das innere Vorsatzfenster wird
als schlankes zweiflügeliges Blendrah-
menfenster (einwärtsschlagend) ausge-
führt und erhält ein beschichtetes Wär-
meschutzglas (K GLASSTM) mit einer
Stärke von 4 mm. Der Scheibenab-
stand zwischen den Fenstern beträgt,
Abb. 11: 2 Die Beispielrechnung orientiert sich an
Zweiflügeliges Bestandsfenster als Zargenkonstruktion mit Mittelstock. den Ausführungen von F. Eßmann in [4]
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