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Energiedurchlassgrad

Für Fenster und andere transparente Bauteile ist es gebräuchlich, einen Energiedurchlassgrad (auch Energiedurchlasswert oder Wärmegewinnwert) anzugeben, der häufig auch als g-Wert bezeichnet wird. Er gibt an, welcher Anteil der Energie der Sonneneinstrahlung durch das Fenster in den Raum gelangen kann, um dort zur Erwärmung beizutragen; ein Wert von 0,6 bedeutet beispielsweise, dass 60 % der auf das Fenster (oder auf das Glas) eingestrahlten Energie in den Raum gelangen. Hierfür kommt es nicht nur auf die Durchlässigkeit für sichtbares Licht an, sondern vor allem auch für infrarotes Licht (Wärmestrahlung), welches einen erheblichen Anteil der Energie des Sonnenlichts transportiert. Je höher dieser Wert ist, desto höher sind die möglichen solaren Gewinne.

Ein Teil der solaren Einstrahlung wird von einem Fenster nach außen reflektiert; dieser Teil kann natürlich nicht mehr zur Erwärmung des Gebäudes beitragen. Ein weiterer Teil wird in den Glasscheiben absorbiert und erzeugt dort Wärme. Diese trägt zum Teil zur Erwärmung des Gebäudes bei, führt zum Teil aber auch zu Verlusten nach außen (vor allem für Absorption in der äußersten Scheibe). Die vom Fenster durchgelassene (weder reflektierte noch absorbierte) Strahlung gelangt in das Innere des Gebäudes und wird dort, wo sie absorbiert wird (z. B. auf Böden oder Möbeln), vollständig in Wärme umgewandelt.

Da der Verlustanteil durch absorbierte Strahlung in der äußeren Scheibe viel größer ist als in der inneren, kann der g-Wert bei Fenstern mit unterschiedlichen Arten von Scheiben deutlich davon abhängen, wie herum die Scheiben eingebaut sind. Es gibt sogar spezielle Fenster, die je nach Jahreszeit mit einem Drehrahmen so gewendet werden können, dass der jeweils günstigere g-Wert zum Tragen kommt: maximale Wärmegewinne im Winter, geringere Aufheizung im Sommer.

g-Werte können genauso wie U-Werte entweder für ganze Fenster oder auch nur für die Verglasung angegeben werden. Leider wird in Werbung und sogar in Fachartikeln häufig nicht klar, welche dieser Angaben gemeint ist. Für die Anwendung relevant sind auf das ganze Fenster bezogene Werte, aber häufig gelten Angaben für die Verglasung allein.

Energiegewinne und Verluste

Der Energiegewinn durch Fenster vor allem auf der Südseite, soweit diese nicht z. B. durch andere Gebäude oder durch Pflanzen verschattet ist, kann erheblich zur Wärmebilanz eines Gebäudes beitragen. Andererseits verursacht ein Fenster stets auch Wärmeverluste. (Selbst ein sehr gutes Fenster weist einen viel höheren Wärmedurchgangskoeffizienten auf als die Fassade, in das es eingebaut ist.) Gemittelt über die Heizperiode kann der Energiegewinn für Fenster auf der Südseite deutlich höher sein als der Wärmeverlust, den das Fenster verursacht; es entsteht also ein Netto-Wärmegewinn. Deswegen ist es energetisch günstig, auf der unverschatteten Südfassade großzügig bemessene Fensterflächen zu haben. Auf einer Nordfassade dagegen sind kaum solare Gewinne möglich, so dass die Verluste überwiegen; dort wird man die Fensterflächen also möglichst klein wählen. Für Passivhäuser wird dieser Aspekt besonders beachtet, da die passiven solaren Energiegewinne über die Fenster dort für die Energiebilanz entscheidend sind.

Für einen optimalen Netto-Wärmegewinn in der Heizperiode durch Fenster wünscht man sich einerseits einen hohen g-Wert (für hohen Gewinn bei Sonneneinstrahlung) und andererseits einen tiefen Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert). Leider ist die gleichzeitige Optimierung beider Werte schwierig. Beispielsweise kann ein Fenster mit Dreifachverglasung einen guten U-Wert von ca. 0,8 W / (m² K) erreichen, während der g-Wert mit 0,55 nicht allzu vorteilhaft ist. Ein Fenster mit Zweifachverglasung erreicht einen höheren g-Wert von 0,7, also rund 27 % höhere Energiegewinne, dafür aber einen schlechteren U-Wert von 1,2 W / (m² K). (Die genannten Zahlenwerte sind nur Beispiele; sie können im Einzelfall erheblich abweichen; beispielsweise gibt es bereits Dreifachverglasungen mit 0,5 W / (m² K) und gleichzeitig einem g-Wert von mehr als 0,75.) Sprossenfenster haben meist einen tieferen g-Wert, weil die Sprossen Sonneneinstrahlung blockieren, und häufig zusätzlich einen schlechteren U-Wert. Zur Zeit entwickelte Fenster mit einer Vakuumisolierung zwischen nur zwei Scheiben dürften einen wesentlich besseren Kompromiss zwischen U-Wert und g-Wert ermöglichen als heute übliche Fenster.

Fenster mit einem guten Kompromiss zwischen U-Wert und g-Wert werden teilweise als Energiegewinnfenster vermarktet.

Auswahl von Fenstern bzgl. U-Wert und g-Wert

Bei der Auswahl eines Fensters sollte sowohl der U-Wert als auch der g-Wert betrachtet werden, wobei die Abwägung zwischen beiden Aspekten von den jeweiligen Umständen abhängig ist:

• Der g-Wert ist natürlich nur für solche Fenster wichtig, die auch im Winter wesentlich von Sonneneinstrahlung getroffen werden. Für Fenster auf einer Nordfassade kann er vernachlässigt werden, während er für eine besonnte Südfassade wichtig ist.
• Der U-Wert ist umso wichtiger, je kälter das Klima am jeweiligen Ort ist. Man beachte, dass der Wärmeverlust an kalten Orten höher ist, während der solare Wärmegewinn nicht von der Außentemperatur abhängig ist.

Man wird also Fenster für Nordfassaden und für sehr kalte Orte vorwiegend nach dem U-Wert auswählen, während auf einer Südfassade durchaus etwas schlechtere U-Werte zugunsten höherer g-Werte akzeptiert werden können.

Man beachte auch, dass hohe g-Werte zur Erwärmung auch im Sommer beitragen, so dass dann ein guter äußerer Sonnenschutz noch wichtiger wird. Spezielle Sonnenschutzgläser mit besonders niedrigem g-Wert unter 50 % oder sogar nur 30 % (z. B. durch eine dünne Silberbeschichtung) werden oft für vollverglaste Fassaden verwendet, ebenfalls für Autos. Sie müssen nicht unbedingt sehr dunkel aussehen, da eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht mit einer geringen Durchlässigkeit für Infrarotlicht kombiniert werden kann. Im Winter können sie natürlich nachteilig sein, wenn der niedrige g-Wert nicht durch einen sehr guten U-Wert kompensiert wird.

Einstellbare g-Werte

Normalerweise ist der g-Wert eines Fensters ein fester, nachträglich nicht mehr beeinflussbarer Wert. Wie oben erklärt, gibt es allerdings wendbare Fenster, mit denen zwei deutlich unterschiedliche g-Werte möglich sind. Außerdem gibt es elektrochrome Gläser, deren Durchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung in einem weiten Bereich einstellbar ist.

Siehe auch: Fenster, Wärmedurchgangskoeffizient, solare Gewinne