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Ciepla-ramka

De bisher allgemein eingesetzten Aluminium-Abstandsrahmen, ein in Verbundscheiben unverzichtbares Element, erwiesen sich bei immer besser werdenden Wärmedämmwerten der Fensterrahmen und Verglasungen als schwacher Punkt der Konstruktion einer Verbundscheibe. Aluminium verfügt über eine bedeutend höhere Wärmeleitfähigkeit als die anderen Bestandteile des Fensters. Der Aluminiumrahmen am Rand der Scheibe ist also der letzte Weg eines übermäßigen Wärmeverlustes aus den Räumen nach außen.

Dieser Effekt wurde in der neuen Herangehensweise an die Berechnung des Wärmedämmfaktors Uw des Fensters berücksichtigt und durch den Faktor Psi (Ψ) beschrieben. Lösung dieses Problems kann die Verwendung eines sogenannten „warmen“ Abstandsrahmens sein, der aus Isolationsmaterial oder Edelstahl hergestellt wird.

 

Grundlegende Anforderung: gebogene Ecken

Eines der grundlegendsten Kriterien, die bei der Bewertung von Verbundscheiben berücksichtigt werden, ist ebenfalls ihre Dichtheit – und zwar sowohl in Hinsicht auf das Eindringen von Feuchtigkeit, wie auch den Verlust des Gases, mit dem der Scheibenzwischenraum zur Verbesserung der thermischen oder akustischen Parameter der Scheibe gefüllt ist.

Um höchstmögliche Werte dieser Parameter zu gewährleisten, darf der in den Verbundscheiben zum Einsatz kommende Abstandsrahmen nicht geschnitten und an den Ecken mit Hilfe von Kunststoffteilen verbunden sein. Eine solche Art der Formierung des Rahmens bewirkt nämlich eine Verringerung der Dichtheit der Scheibe, was zu einem schnelleren Verlust des im Scheibenzwischenraum enthaltenen Edelgases führen kann. Dies wiederum bewirkt eine Verschlechterung der Thermoisolierung und führt dazu, dass die durch den Einsatz eines „warmen“ Abstandsrahmens erzielten Gewinne wieder verlorengehen. Die schwachen Punkte einer Verbundscheibe, also die aus zerschnittenen Abstandsrahmen erstellten Ecken, werden durch den Einsatz von Rahmen eliminiert, die an den Ecken gebogen sind, was eine der grundlegenden Lösungen für die Herstellung eines Produkts mit höchsten Qualitätsparametern darstellt.

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Bis zum Zeitpunkt der Festlegung klarer Kriterien, die eine Definition des Begriffes eines „warmen“ Rahmens ermöglichten, wurden auf dem Markt oftmals Produkte angeboten, die zwar „wärmer“ als ein Aluminiumrahmen waren, aber trotzdem über viel schlechtere Eigenschaften als die Korrekten Lösungen verfügten. Entsprechend dem Normenprojekt kann als Rand mit verbesserten Wärmeparametern ein solcher Rand angesehen werden, dessen Abstandsrahmen die folgende Ungleichung erfüllt:

 

Σ (diλi) ≤ 0,007 W/K

Σ (diλi) ≤ 0,007 W/K

 

wobei: di – Materialstärke der Wand λi – Wärmedämmfaktor des Materials in W/mK Beispiel: 2(d1λ1) + (d2λ2) ≤ 0,007 W/K Die nachfolgende Tabelle zeigt, wie die einzelnen Typen der Rahmen obenstehendes Kriterium erfüllen:

Art des Rahmens Wert ∑ (di x λi) nach der PN-EN ISO 10077-1 Bewertung der Qualifizierung des
Rahmens als „warmer“ Rahmen
Aluminium 0,1120 negativ
Termo TGI 0,0020 positiv
rostfreier Stahl
Chromatech
0,0052 positiv
Chromatech Ultra 0,0026 positiv

Es ist zu unterstreichen, dass der tatsächliche Effekt einer Wärmebrücke am Rand der im Fenster montierten Verbundscheibe von der Art des Abstandsrahmens, der Wärmeisolierfähigkeit des mittleren Teils der Verbundscheibe sowie der Einsatztiefe der Scheibe im Profil und dem Wärmedämmfaktor Uf des Profils abhängt Mit steigender Einsatztiefe der Scheibe verringert sich der Anteil der Wärmeverluste im Fenster durch dessen Ränder und die Möglichkeit des Auftretens von Wasserdampf.

Die nachfolgend dargestellte Tabelle vergleicht den Faktor Psi der auf dem Markt populärsten an den Ecken gebogenen „warmen“ Abstandsrahmen* mit einem Aluminiumrahmen Die Daten werden nach den Vorgaben des IFT Rosenheim WA-08/1 zitiert, die auf Grundlage von Untersuchungen im Jahre 2008 erstellt wurden.

Konstruktion der Scheibe Art des Profils des Rahmen Art des eingesetzten Abstandsrahmens
Faktor
PSI
Ug=1,1 4/16/4T Ar PVC/Holz/Aluminium Aluminium 0,08
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar PVC/Holz/Aluminium Aluminium 0,08
Ug=1,1 4/16/4T Ar PVC Termo – TGI 0,040
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar PVC Termo – TGI 0,038
Ug=1,1 4/16/4T Ar PVC rostfreier – Chromatech 0,051
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar PVC rostfreier – Chromatech 0,050
Ug=1,1 4/16/4T Ar PVC Chromatech Ultra 0,039
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar PVC Chromatech Ultra 0,037
Ug=1,1 4/16/4T Ar Holz Termo – TGI 0,040
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar Holz Termo – TGI 0,039
Ug=1,1 4/16/4T Ar Holz rostfreier – Chromatech 0,053
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar Holz rostfreier – Chromatech 0,054
Ug=1,1 4/16/4T Ar Holz Chromatech Ultra 0,039
Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar Holz Chromatech Ultra 0,038
Ug=1,1
4/16/4T Ar
Aluminium Termo – TGI 0,049
Ug=0,7
4T/12/4/12/4T Ar
Aluminium Termo – TGI 0,044
Ug=1,1
4/16/4T Ar
Aluminium rostfreier – Chromatech 0,068
Ug=0,7
4T/12/4/12/4T Ar
Aluminium rostfreier – Chromatech 0,066
Ug=1,1
4/16/4T Ar
Aluminium Chromatech Ultra 0,048
Ug=0,7
4T/12/4/12/4T Ar
Aluminium Chromatech Ultra 0,043


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Aus obenstehender Tabelle geht hervor, dass der Einsatz „warmer“ Rahmen aus Edelstahl oder Kunststoff den Faktor Psi um bis zu 30 % im Vergleich zu Scheiben mit Abstandsrahmen aus Aluminium verringert. Im Ergebnis steigt die Temperatur des Fensters auf der Raumseite an der Verbindung zwischen Rahmen und Verbundscheibe.

Dadurch steigt der Wert der zulässigen relativen Luftfeuchtigkeit, bei welchem unter den gegebenen Bedingungen der Wasserdampf auf der Scheibe kondensiert, dank des Einsatzes eines „warmen“ Rahmens um 10 – 15 %. Zudem verringert sich ebenfalls die zulässige minimale Außentemperatur, bei welcher der Wasserdampf auf der Scheibe kondensiert.

Nachfolgende Tabelle stellt eine Beispielverteilung der Temperaturen auf der Fensterfläche auf Seiten des Raumes für verschiedene Arten der Abstandsrahmen für eine Scheibe Ug=1,1 4/16/4T Ar.

Untersuchungs-bedingungen Art des Profils des Fenster-rahmens
Art des eingesetzten Abstands-rahmens
Temperatur am Rand der inneren Scheibe einer Verbundscheibe [°C] Δt am Rand und in der Mitte der inneren Scheibe [°K] Feuchtigkeit des Taupunktes am Rand der inneren Scheibe [%]
Außentemperatur 0°C Innentemperatur +20°C Holz Kunstoff 13,3 4,5 64,1
rostfreier Stahl 12,4 5,2 62,8
Aluminium 10,8 6,8 55,7
PCV Kunstoff 13,2 4,7 64,3
rostfreier Stahl 12,5 5,3 62,3
Aluminium 11,1 6,7 56,2

Die Art der Berechnung des Wärmedämmfaktors UW des Fensters, in welchem der Einfluss der Verbindung zwischen Rahmen und Scheibe berücksichtigt wurde, erfolgt nach der Norm PN-EN ISO 10077 nach folgender Gleichung:

Ciepla-ramka-dystansowa-wzor-przenikalnosci-cieplnej
Uw – Wärmedämmfaktor U des Fensters [W/m2K]
Af – Fläche des Rahmens
Uf – Wärmedämmfaktor des Rahmens [W/m2K]
Ag – Fläche der Verglasung in [m2]
Ug – Wärmedämmfaktor der Scheibe in [W/m2K]
Lg – Umfang in [m] (Rand des Glases)
Ψ – Lineare Wärmedurchlässigkeit in [W/mK] des Fensters

Um oben dargestellte Gleichung praktisch näherzubringen, stellen wir nachfolgend ein Berechnungsbeispiel für ein einflügliges Fenster O32 mit den Abmaßen von 535 x 1435 mm vor. Das Fenster wurde aus einem Drei-Kammer-PVC-Profil mit einer Gesamtbreite von Rahmen und Flügel von 125 mm hergestellt. Ciepla ramka dystansowa okno
Für die Berechnungen wurden folgende Vorgaben angenommen:
Af = 0,43 m2
Uf = 1,2 W/m2K
Ag = 0,3377 m2
Ug = 1,1 W/m2K
Lg = 2,94 m
Ψa = 0,08 W/mK (Aluminiumrahmen)
Ψb = 0,044 W/mK (Termo TGI)
Ψc = 0,051 W/mK (Chromatech)
Ψd = 0,039 W/mK (Chromatech Ultra)

Fenster mit Aluminiumrahmen (a):
Uw,a = 1,46

Fenster mit Rahmen Termo TGI (b):
Uw,b = 1,32

Fenster mit Rahmen Chromatech (c):
Uw,c = 1,35

Fenster mit Rahmen Chromatech Ultra (d):
Uw,d = 1,31

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass der Faktor UW eines Fensters mit „warmen“ Rahmen sich im Vergleich zu einem Fenster mit Aluminiumrahmen entsprechend um folgende Werte verbessert:

    • 10,3% für Rahmen Chromatech Ultra
    • 10,0% für Rahmen Termo TGI
    • 7,6% für Rahmen Chromatech

Bei der Auswahl der im Angebot befindlichen „warmen“ Abstandsrahmen ist vor allem folgendes zu beachten:

  • Sicherstellung einer langjährigen guten Abdichtung von Verbundscheiben dank der Biegung der Rahmen an den Ecken,
  • Minimalisierung der Wärmeverluste durch Reduzierung der thermischen Brücke an der Verbindung zwischen Rahmen und Scheibe,
  • Einschränkung des Risikos der Kondensierung von Wasserdampf an den Rändern der Scheiben im Inneren der Räume,
  • problemlose Montage von Sprossen.

Angebotenes Sortiment

Rahmenart Farbe Breiten
Termo TGI RAL
grau 7035, 7040;
brown 8003, 8016;
schwarz 9005
8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 24
Rostfreier Stahl Chromatech natur
schwarz 9005
8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20
Chromatech Ultra RAL
grau 7035, 7040;
brown 8003, 8016;
schwarz 9004
8, 10, 12, 14, 16
18, 20, 22, 24

 

Die von PRESS GLASS angebotenen Abstandsrahmen verfügen neben ihren gemeinsamen Eigenschaften auch über individuelle Merkmale, die sie voneinander unterscheiden:

  • Der Rahmen aus rostfreiem Stahl Chromatech verfügt über die besten mechanischen Eigenschaften und die höchste Steifheit,
  • Die Rahmen Chromatech Ultra zeichnen sich durch eine höhere Dichtheit aus, als die Kunststoffrahmen mit Edelstahlfolie,
  • Unter den derzeit angebotenen Kunststoffrahmen verfügt das Modell Chromatech Ultra über die beste Wärmeisolierfähigkeit und höchste Steifheit.
  • Die Stahlrahmen verfügen über einen optimalen Faktor der linearen Ausdehnung von 9×10-6 K-1. Zum Vergleich beträgt dieser Faktor für Glas 12×10-6K-1. Das Glas und der Stahl haben also sehr ähnliche Faktoren der linearen Ausdehnung, was in der Praxis dazu führt, dass nur eine minimale Spannung an der Verbindung zwischen Glas und Abstandsrahmen und daher nur eine minimale Biegung des Abstandsrahmens beim Erhitzen der Verbundscheiben entsteht. Beispiel: Eine Verbundscheibe mit einer Länge von 200 cm, die bei einer Temperatur von 20 °C hergestellt und auf eine Temperatur von + 80 °C erhitzt wurde, weist folgende lineare Ausdehnung auf:
    · * Glas – 1,08 mm/m;
    · * Abstandsrahmen aus rostfreiem Stahl – 1,44 mm/m;
    · * Abstandsrahmen aus Aluminium – 2,88 mm/m !!!
    Während der Unterschied in der linearen Ausdehnung zwischen dem Glas und dem Stahlrahmen nur 0,36 mm beträgt, erreicht er im Falle der Verbindung von Glas und Aluminiumrahmen bereits einen Wert von 1,8 mm. Im Zusammenhang damit verringert der Einsatz eines Abstandsrahmens aus Stahl den Wert der am Rand der Abdichtung der Scheibe entstehenden Spannungen im Vergleich zu einem Aluminiumrahmen auf nur ein Fünftel.

 

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