ARCHIPENDIUM von Architekten für Architekten

Fenster

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Fenster sind das optische Tor zur Außenwelt. Kein anderes Bauteil wird derart häufig in ein Bauwerk integriert, wie das Fenster. Dabei sind Fenster an sich eigentlich überflüssig und lediglich dazu geeignet, einen Ausblick nach draußen zu verschaffen und die Innenräume zu belüften.
Das in der Kulturgeschichte der Menschheit Fenster einen besonderen Stellenwert haben, ist bereits an archäologischen Funden zu sehen, bei denen beispielsweise Fensterscheiben aus der Antike gefunden wurden, die über 2.500 Jahre alt sind. Fenster geben einem Gebäude ein Gesicht, sie repräsentieren, schmücken und können zugleich selbst ein Kunstwerk sein, wie beispielsweise an den aufwendigen Glasmalereien zahlloser Kirchenfenster zu sehen ist.
Um Tageslicht in eine Hütte einzulassen, wurden beispielsweise bei den Kelten Tierhäute so dünn geschabt, das die Sonne durchscheinen konnte. Das Wort selbst leitet sich aus dem Lateinischen ab, wo fenestra für Wandloch, Fenster aber auch für die Gelegenheit stand. Die alten Germanen nannten es Windauge was in der gotischen Sprache Windauga heißt und wovon sich die englische Vokabel Window ableitet.
In der langen Architekturgeschichte haben sich zahllose Fenstertypen entwickelt, die teilweise nur noch in historischen Gebäuden zu finden sind, teilweise aber noch immer als Fenster in modernen Bauwerken montiert werden. Allerdings werden diese Fenster heute mit modernen Materialien hergestellt.
Zu den bekanntesten Fensterarten gehören:

  • Steinrahmenfenster sind unverglaste Durchbrüche, wie sie vorzugsweise in alten Burgen eingebaut wurden. Da der Fenstersturz zur damaligen Zeit schwierig zu konstruieren war, sind Steinrahmenfenster mit einer breite von über einem Meter sehr selten. Diese Bauweise gewährte einen bedingten Wetterschutz, zugleich konnte die Umgebung aus einer verdeckten Position überwacht werden.
  • In der römischen Antike wurden die ersten verglasten Fenster in Europa angefertigt. Dabei waren die Thermenfenster sehr beliebt. Ein halbkreisförmiges Fenster wurde durch zwei senkrechte Rahmen in drei Sektionen unterteilt, wodurch das Fensterglas in kleineren Teilstücken produziert werden konnte. Thermenfenster sind bis heute bei Villen und repräsentativen Gebäuden beliebt, weil sie von der Optik einem Gesicht ähnlich sind.
  • Die mit einem Bogen am Oberrahmen versehenen Bogenfenster entstanden, weil im Mittelalter nur durch Holzbalken oder einen gemauerten Bogen die Last auf dem Wandteil oberhalb eines Fensters aufgefangen werden konnte. Da rechteckige Fenster in einem Bogen wenig attraktiv aussehen, wurden kurzerhand die Fenster der statisch notwendigen Bogenform angepasst.
  • Rahmen- und Flügelfenster werden bis heute in Bauwerken montiert und sind seit Jahrhunderten die meist genutzten Fensterarten weltweit. Dabei wird in einen Mauerdurchbruch ein Rahmen eingefügt, in den eine gerahmte Verglasung montiert wird. Über mechanische Fensterbauteile, sogenannte Beschläge, können diese gerahmten Verglasungen mit Funktionen versehen werden. So lassen sich Fensterflügel konstruieren, sodass die Fenster einflügelig oder als Doppelflügelfenster geöffnet werden können, was in der Regel in Richtung Innenraum erfolgt. Außerdem kann über eine besondere Vorrichtung das Fenster gekippt werden, was ausschließlich der Belüftung der Innenräume dient. Eine Weiterentwicklung dieser Bauweise sind die Zargenfenster, bei denen der verglaste Rahmen in einem L-förmigen Zarge aufliegt. Damit erhöhte sich die Winddichtigkeit erheblich und Spritzwasser bei Regen konnte nicht mehr eindringen, wie bei den zuvor genutzten stumpfen Rahmen üblich.
  • In der weiteren technischen Entwicklung auf Grundlage des Rahmenfensterbaus entstanden Sprossenfenster, Kastenfenster und die Vorläufer der heutigen Wärmeschutzverglasung, die Winterfenster, die als zweites Fenster im Herbst vor das Hauptfenster montiert wurden.
  • Zu den heute gebräuchlichen Fenstern gehören nach Einbauort die Dachfenster, die Kellerfenster, die regulären Außenfenster, Innenfenster, Eckfenster die sich über zwei aneinanderstoßende Hauswände ausdehnen und Fenstertüren.
  • Nach Eigenschaften werden Schallschutzfenster, Brandschutzfenster, Passivhausfenster, Wärmeschutzfenster, Sonnenschutzfenster oder Sicherheitsfenster verbaut.

Für Fenster gelten folgende Vorschriften bei der Produktion, dem Vertrieb und dem Einbau:

  • DIN EN 12519 – Fenster und Türen
  • DIN 68121-1Holzprofile für Fenster und Fenstertüren
  • DIN EN 12210 Widerstandsfähigkeit bei Windlast
  • DIN EN ISO 10077-1 Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten
  • DIN EN 12400 Fenster und Türen – Mechanische Beanspruchung

Verschiedenste Glasarten und Materialien für den Fensterrahmenbau werden bei der Herstellung von Fenstern als fertiges Bauteil verwendet.
Bestanden Fenster vor einigen Jahrtausenden aus einem schlichten Loch in der Wand, das unverschlossen blieb oder mit dünn geschabten Tierhäuten als Glasersatz abgedeckt wurde, sind moderne Fenster ein technisches Meisterwerk mit mehreren Funktionen.
Um die Anforderungen unserer Zeit im Bereich des Komforts, des Designs und insbesondere der Wärmedämmqualität erfüllen zu können, werden an das Glas und das Rahmenmaterial höchste Ansprüche gestellt. Beim U-Wert, dem Wärmedurchgangskoeffizienten ist 1,40 die Obergrenze. Fördermittel werden zumeist nur bei deutlich besseren Werten in Aussicht gestellt.
Der als G-Wert bekannte Energiedurchlasswert zeigt auf, wie hoch der Wärmegewinn eines Fensters für das Gebäude ist. Es wird also die durchfließende Energie von außen nach innen gemessen, wobei moderne Verglasungen Werte von 0,60 bis 0,70 aufzeigen sollten. Damit würde ein solches Fensterglas 60% bis 70% der eingehenden Sonnenenergie als direkte Solarwärme an die Innenräume weitergeben.
Zu den bevorzugten Glasarten im Fensterbau gehören:

  • Float-Glas oder Flachglas bezeichnet lediglich eine Einzelscheibe, die schwimmend in einem Gussverfahren hergestellt wurde. Float-Glas wird für große Scheiben verwendet, dient als Möbelglas und ist für Verglasungen im Innenbereich gebräuchlich. Float-Glas kann geschliffen und poliert werden. Allerdings ist es nicht möglich nachträglich Löcher durch das Glas zu bohren. Das kann nur bei der Herstellung gestehen, bevor die Glasplatte vollständig erkaltet ist. Wird Flachglas zerstört, zersplittert es in Teile unterschiedlicher Größe, die über scharfe Kanten verfügen.
  • Werden zwei Einzelscheiben mit einem Scheibenzwischenraum in einen Rahmen montiert, spricht man von Isolierglas, was teilweise auch als Thermopenverglasung bekannt ist. Dabei ist nicht vorgeschrieben, wie dick das Glas oder wie groß der Zwischenraum zu sein hat. Der U-Wert wird von beiden Komponenten bestimmt und kann durch eine Füllung des Scheibenzwischenraums mit einem Gas deutlich verbessert werden.
  • Das sogenannte 3-fach-Isolierglas und die 4-fach-Verglasung sind die heute gebräuchlichsten Verglasungsarten für moderne Bauwerke und bei Renovierungen von Altbauten. So werden Passivhäuser idealer Weise mit Fenstern der 4-fach Dünnglastechnologie ausgestattet, was Ug-Werte von 0,3 W/m2K und besser ermöglicht. Wird diese Fensterverglasung mit den sehr gut dämmenden Holz-Alu-Konstruktionen kombiniert, erreichen diese Fenster Werte, die bei 0,59 W/m2K oder besser liegen.
  • Ist die Umgebung eines Gebäudes laut, kommt Schallschutz-Isolierglas zum Einsatz. Dabei gilt generell, je schwerer eine Glasscheibe ist, je höher das Flächengewicht des Glases ist, desto besser ist der Schallschutz. Wichtig ist bei der Konstruktion von Schallschutzfenstern, dass die zwei, drei oder vier Glasschichten jeweils eine voneinander unterschiedliche Glasstärke aufweisen müssen. Das ist notwendig, denn bei gleichen Glasstärken würden die Scheiben beim Auftreffen von Schall in gleichem Rhythmus schwingen und somit die Geräusche nur wenig gedämmt an das Gebäudeinnere weitergeben. Zusätzlich ist es möglich den Glaszwischenraum mit einem Schwergas zu füllen, was je nach Scheibengröße eine zusätzliche Schalldämmung von bis zu 5dB bewirkt.
  • Die Glasplatte beim Sonnenschutz-Isolierglas wurde zumeist mit einer Metallschicht bedampft. Seltener wird eine Kunststofffolie aufgezogen. Je nach Sonnenschutzschicht wird das einstrahlende Sonnenlicht absorbiert, was zu einem merklichen Temperaturanstieg im Glas führt oder reflektiert, was den Spiegeleffekt ausnutzt.
  • Sicherheitsglas ist als Einscheibensicherheitsglas (ESG) erhältlich. Dabei wird durch eine thermische Nachbehandlung die Struktur im Inneren des Glases verändert, wodurch die Glasscheibe beim Bruch in wenig scharfkantige kleine Stücke zerfällt. Alternativ wird Verbundsicherheitsglas genutzt (VSG), bei dem mindestens zwei Glasschichten über eine beidseitig klebende Kunststofffolie miteinander unlösbar verbunden wurden. Zerbricht die Scheibe, bleiben die Splitter an der Folie haften, was Verletzungen weitgehend ausschließen kann.
  • Brandschutzglas wird in den Feuerwiderstandsklassen G zusammengefasst. Brandschutzverglasungen müssen generell den Durchtritt eines Feuers über einen bestimmten Zeitraum unterbinden und sollten darüber hinaus rauchdicht sein. Durch chemische Beimischungen im Glas wird der Schmelzpunkt des Glases erhöht und die Rahmenkonstruktion enthält eine thermische Isolierung die extrem schwer entflammbar ist.

Bei der Rahmenkonstruktion hat sich die Kombination aus Holz und Aluminium sehr bewährt. Außerdem werden Fensterrahmen aus Stahl, Holz, pulverbeschichtetem Aluminium, Vollkunststoff oder Metallrahmen mit aufgesetzten Kunststoffprofilen konstruiert.