Aluminiumfenster: warm und kalt

Klimaeinflüsse auf Fenster

Die wichtigsten klimatischen Einflüsse, welchen Gebäudefenster widerstehen müssen - und auch Aluminiumfenster, sind:

  • Regenlast - sintflutartig, besonders schräg, Regen;
  • Windlast;
  • übermäßiges Eindringen von Außenluft;
  • ein großer Temperaturunterschied außen und innen und der damit verbundene Wärmeverlust durch das Fenster;
  • große Änderungen der Außentemperatur im Laufe des Jahres.

Diese klimatischen Einflüsse, sicher, sehr unterschiedlich in verschiedenen Teilen der Welt. Nationale Standards verschiedener Länder, allgemein, lokale klimatische Bedingungen berücksichtigen, wenn sie technische Anforderungen an Fenster stellen - Aluminium, hölzern, Plastik, Stahl. Daher die Anforderungen an Fenster, z.B, in Finnland oder Norwegen, deutlich von den Anforderungen der Mittelmeerländer unterscheiden.

Wasserdichtes Aluminiumfenster

Starkregen ist die Hauptursache für Schäden, die durch hohe Feuchtigkeit entstehen. Und nicht der Aluminiumrahmen des Fensters selbst, und Wände neben dem Fenster. Wenn ein Aluminiumfenster richtig geplant und eingebaut, dann schützt es nicht nur sich selbst vor Regen, sondern auch die angrenzenden Wände. Aluminiumprofile ermöglichen im Gegensatz zu anderen Fensterprofilen einen effizienten Wasserablauf, die auf die eine oder andere Weise ins Fenster gelangt.

Bild 1 – Gestaltung einer optimalen Entwässerung [1]

Bild 2 – Gegenseitige Anordnung von Verkleidungen von doppelt verglasten Fenstern und Entwässerungsöffnungen [1]

Windlast am Fenster

Starke Winde können Gebäude beschädigen, einschließlich, Fenster. Daher müssen Aluminiumfensterprofile eine ausreichend hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweisen., um jeder Durchbiegung durch Windlast zu widerstehen, wie elastisch, und irreversibel. Berechnungsverfahren und Computerprogramme sind bekannt, mit denen Sie die maximalen Fensterabmessungen - Höhe und Breite - für verschiedene Profiltypen und für verschiedene Windlasten bestimmen können, jene, die typisch für die Gegend sind.

Luftdurchlässigkeit von Aluminiumfenstern

Der Wind erzeugt einen Luftdruckunterschied außerhalb und innerhalb des Gebäudes. Dadurch strömt Außenluft durch das Fenster und, daher, zu Wärmeverlust, besonders in der kalten Jahreszeit. Bei jedem neuen Fensterdesign wird diese Eigenschaft – Luftdurchlässigkeitswiderstand – experimentell im Prüflabor ermittelt..

Fensterprofile aus Aluminium behalten ihre Form zuverlässig über die gesamte Lebensdauer., einschließlich, Geradheit und Ebenheit. Dies gewährleistet einen festen Sitz zwischen den verschiedenen Elementen des Fensters., z.B, Rahmen und Flügel, zueinander, und, daher, zuverlässige Fensterdichtheit.

Bild 3 – Abdichtung zwischen Glas, Rahmen und Glasleiste [1]

Wärmeübergangswiderstand von Aluminiumfenstern

Ein Fensterrahmen aus reinen Aluminiumprofilen – ohne thermische Entkopplung – lässt in der kalten Jahreszeit viel Wärme durch. Ein solcher reiner Aluminiumrahmen wird als "kalter" Aluminiumrahmen bezeichnet., im Gegensatz zum "warmen" Aluminiumrahmen.

Bild 4 – Drei Arten des Wärmeverlusts im Aluminiumprofil [1]

Jedes Konstruktionselement eines "warmen" Aluminiumfensters besteht aus äußeren und inneren Aluminiumprofilen, die durch thermische Entkopplung aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit miteinander verbunden sind. Das thermische Entkopplungsmaterial muss nicht nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sondern auch ausreichend Kraft, um „warmen“ Aluminiumprofilen die nötige Steifigkeit und Festigkeit zu verleihen.

Als Material zur thermischen Entkopplung von Aluminiumprofilen, glasfaserverstärkt (25 %) Polyamid u, weniger oft, Polyurethan.

Ändert sich die Außentemperatur

Die Wärmeausdehnung von Aluminium und seinen Legierungen ist sehr groß. es ist 0,024 mm pro Meter, wenn sich die Temperatur um ändert 1 Grad Celsius. Der Temperaturunterschied des Aluminiumprofils von Winter zu Sommer kann sein 100 ºS, was ganz real ist, speziell für Aluminiumprofile mit dunkler Oberfläche - lackiert oder eloxiert. Das heisst, dass die Länge jedes Meters des äußeren Elements des Fensters versuchen wird, sich ein wenig, viel zu ändern 2,4 mm.

in heißen Ländern, besonders für große Aluminiumkonstruktionen, Die Wärmeausdehnung der Außenelemente von Fenstern kann ein ernsthaftes Problem darstellen - sie können dazu führen, dass sie sich verziehen – Knicken. Um ein Verziehen von Aluminiumfenstern zu verhindern, werden verschiedene spezielle Verfahren von Gleitverbindungen verwendet., sorgen Sie für Lücken zwischen benachbarten Aluminiumprofilen und wenden Sie eine spezielle Abdichtung der Fugen an, was die Verschiebung von Schnittstellen ermöglicht.

Aluminiumlegierungen für Fensterprofile

Aluminiumfenster - Rahmen und Flügel - werden fast ausschließlich aus zwei verwandten und ähnlichen Legierungen hergestellt - 6060 und 6063. Internationale Aluminiumlegierung 6063 stimmt fast vollständig mit der heimischen Legierung AD31 überein.

Bild 4 – Chemische Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen 6060, 6063 und andere Legierungen der 6xxx-Reihe [1]

Fensterprofile aus Aluminium

Diese Aluminiumlegierungen sind Legierungen 6060, 6063 und AD31 werden auf einer Strangpresse gut gepresst - sie haben eine gute Kompressibilität. Dadurch ist es möglich, daraus Profile mit komplexem Querschnitt herzustellen, um ihnen als Fensterprofile maximale Funktionalität zu bieten.

Außerdem, Profile aus diesen Legierungen sind gut bearbeitet: Sie sind leicht zu schneiden, bohren, Mühle, Löcher in sie stanzen. In einem frisch temperierten, ungealterter Zustand, und auch nach natürlicher Alterung lassen sich diese Legierungen gut biegen. Legierungen nach Bedarf 6060, 6063 und AD31 lassen sich leicht verschweißen.

Aluminiumfensterprofile haben gegenüber anderen Fensterprofilen folgende Vorteile, z.B, Polyvinylchlorid (PVC) und Holz:

  • der Querschnitt von Aluminiumprofilen kann die komplexesten Formen annehmen;
  • Aluminiumprofile haben eine hohe chemische Beständigkeit unter Umwelteinflüssen;
  • Fenster-Aluminiumprofile haben ein geringes Gewicht pro laufendem Meter;
  • Aluminiumfensterrahmen haben eine hohe Korrosionsbeständigkeit;
  • Aluminiumfensterrahmen ist praktisch wartungsfrei;
  • Aluminiumrahmen gibt im Brandfall keine giftigen Gase ab;
  • die Oberfläche des Aluminiumrahmens kann fast jede Farbe haben;
  • Aluminium-Fensterrahmen lassen sich problemlos recyceln und nach dem Ende ihrer Lebensdauer wiederverwenden.

Thermische Entkopplung von Aluminiumprofilen

Die einzige gravierende "Schwäche" von Aluminium, als Material für einen Fensterrahmen - das ist seine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dieses Problem wird durch die Verwendung von "warmen" Aluminiumprofilen - Aluminiumprofilen mit thermischer Entkopplung - gelöst..

okno-bez-termorazvyazkiBild 5 – Aluminiumfenster ohne thermische Entkopplung

In der Welt werden zwei Hauptmethoden zur Herstellung von "warmen" Aluminiumprofilen verwendet..

Einer von ihnen ist, dass zwischen den äußeren und inneren Aluminiumprofilen sogenannte Wärmedämmeinlagen oder Thermoeinlagen eingelegt und mechanisch fixiert werden. Sie werden manchmal auch als Wärmebrücken bezeichnet.. Das Material dieser Thermoeinlagen ist meistens Polyamid mit Zusatz 25 % Glasfaser (Abb 6).

polyamid-termoraswjaskaBild 6 – Aluminiumfenster mit thermischer Entkopplung durch Polyamid-Thermoeinlagen.

Ein anderer Weg, hauptsächlich in Nordamerika verbreitet, ist die Methode, das heißt "gießen und schneiden", etwas wie "gießen und schneiden" (Abbildung 7). Aluminiumprofil besteht aus zwei Hälften, außerhalb und innerhalb, die durch dünne Brücken miteinander verbunden sind. In die halbgeschlossenen Hohlräume aus Aluminium wird eine spezielle flüssige Kunststoffmasse gegossen, in der Regel, Polyurethan. Danach, wenn Polyurethan aushärtet, Jumper zwischen dem äußeren und inneren Teil des Aluminiumprofils werden ausgeschnitten. Auf diese Weise, Polyurethan bildet eine wärmedämmende Einlage zwischen zwei Aluminiumprofilen.

Polyurethan-WärmedämmungBild 7 – Aluminiumfenster mit thermischer Entkopplung „gießen und schneiden“.
(oder "füllen und entbrücken")

Bild 8 – Drei Herstellungsverfahren für kombinierte Profile zur besseren Wärmedämmung [1]

Wärmeübergangswiderstand von Aluminiumfenstern

Auf dem Bild 9 zeigt das Ergebnis einer numerischen Vergleichsrechnung der Temperaturverteilung über den Fensterquerschnitt für winterliche Verhältnisse: ein „kaltes“ Alu-Fenster (ohne thermische Entkopplung) und ein „warmes“ Alu-Fenster (mit thermischer Entkopplung).

Fenster-Raschet-TemperaturBild 9 – Temperaturverteilung über den Fensterquerschnitt im Winter:
a - Aluminiumfenster ohne thermische Entkopplung,
b - Aluminiumfenster mit thermischer Entkopplung

Es wird gesehen, dass bei einem Aluminiumfenster ohne thermische Entkopplung die Kälte von außen leicht in das Fenster gelangt und die Innenfläche des Fensterrahmens viel niedriger ist als die Temperatur der Innenfläche des Isolierglasfensters.

Bei einem „warmen“ Aluminiumfenster hält die thermische Entkopplung die Kälte auf und die Temperatur an der Innenfläche des Aluminiumrahmens wird nicht geringer als, als auf der Innenfläche des doppelt verglasten Fensters. Die negative Temperaturfront verläuft in der Mitte des doppelt verglasten Fensters und der Wärmebrücken.

Einfluss des Fensterdesigns auf den Wärmeübergangswiderstand

Beispiele für den Einfluss von Fensterkonstruktionsmerkmalen auf den Wärmedurchgangswiderstand sind in den Abbildungen dargestellt. 10-13.

Bild 10 – Einfluss von Konstruktionsmerkmalen auf die Wärmeübertragung [1]

Bild 11 – Einbau von doppelt verglasten Fenstern unterschiedlicher Dicke in Fenster [1]

Bild 12 – Eckverbindung schräg 45 Grad [1]

Bild 13 – Eckverbindung schräg 90 Grad [1]

Cm. ebenfalls Aluminiumfenster: Wärmeübertragung