Energie sparen mit Fensterfolien

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Energie sparen mit Fensterfolien

Hartmut Ehmler, Helge Ehrhardt, Axel Erdmann und Ulrike Jordan
von der Fachgruppe Energie der Scientists for Future

Vorbemerkung
Fenster sind in fast allen Gebäuden Wärmelecks, durch die Wärme-Energie aus den Gebäuden nach außen abgestrahlt
wird und so verloren geht. Umgekehrt kann einfallende Solarstrahlung durch sie ins Gebäude gelangen, was im Winter
zur Entlastung der Gebäude-Wärmeversorgung führen kann, im Sommer allerdings auch zu erhöhter Wärmebelastung.
Fensterfolien sind ein Mittel, mit dem diese Wärmeverluste und –gewinne in einem gewissen Maß reguliert werden
können. Dieses ist vor allem für Mietwohnungen relevant. Mit dem vorliegenden Text wollen wir einen Überblick über
die verschiedenen Folientypen und Verfahren geben.
Insgesamt schneidet eine Folie für Rahmenmontage, welche einen isolierenden Luftspalt bildet, besser ab als eine
direkt auf die Scheibenoberfläche geklebte Folie, die lediglich die Wärmestrahlung reduziert (low-e-Folie). Mit
diesem Luftspalt zwischen Folie und Fensterglas wird der Wärmeverlust einer Einfachverglasung um rund die Hälfte
und der einer einfachen Isolierverglasung um etwa ein Drittel gesenkt. Durch Kombinationen aus Luftspalt und
Strahlungs¬verminderung mit einer low-e-Beschichtung können sogar ähnliche Werte erreicht werden wie durch
Wärmeschutzverglasungen der ersten Generation. Allerdings vermindern Folientypen mit low-e-Beschichtung
gleichzeitig die Wärmegewinne durch einfallende Solarstrahlung. Sie sind daher zur Energieeinsparung nicht
uneingeschränkt empfehlenswert.

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Vorbemerkung ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
Der Status quo ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4
01: Wirkungsweise ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5
02: Folienmaterialien ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6
03: Wärmedämmwerte (U-Werte) ……………………………………………………………………………………………………………………………….7
04: Erzielbare Einsparungen ………………………………………………………………………………………………………………………………………….9
05: Solare Gewinne ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 11
06: Produkte und Praxiserfahrungen ………………………………………………………………………………………………………………………. 14
07: Referenzen ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 15
08: Anhang ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 16
Impressum ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 17
Inhaltsverzeichnis

Der Status quo

Knapp 40 % der Fenster im Gebäudebestand in Deutschland wurden vor 1995 mit einfach- oder zweifach-verglasten
Scheiben installiert, die nur eine geringe Wärmedämmwirkung haben. Als physikalische Maßgröße für den
Wärmeverlust dient der Wärmedurchgangskoeffizient U, das Regelwerk basiert auf der Norm DIN 673, auf die wir
uns im Folgenden beziehen. Mit U-Werten um 2,8 W/(m²K) oder mehr weisen diese Fenster auf einen beträchtlichen
Energieverlust hin (Abbildung 1). Um in der jetzigen Energiekrise den Heizwärmebedarf möglichst kurzfristig und
kostengünstig abzusenken, können Fensterfolien zum Einsatz kommen, die in vielen Fällen auch durch Mieter:innen
angebracht werden können. Die vorliegende Handreichung gibt einen Überblick über die Verwendung verschiedener
Fenster- und Folientypen.

Wirkungsweise

Zwei unterschiedliche Konzepte werden für Fensterfolien angewendet:
a) Folien mit verminderter Wärmeabstrahlung (low-e): Sogenannte low-e-Folien, die einen großen Anteil der
Wärmestrahlung reflektieren, werden in der Regel von innen auf die Scheibe geklebt. Die Verminderung der
Abstrahlung wird durch eine niedrig-emissive (low-e) Beschichtung erreicht. Der Wärmeübergang durch Strahlung
aus dem Innenraum wird reduziert und somit die Wärmedämmung verbessert. Hält man sich in Fensternähe
auf, so wird auch die Wärmestrahlung des menschlichen Körpers von der Folie reflektiert und so die thermische
Behaglichkeit verbessert.
b) Folie und Glasscheibe bilden einen Luftspalt: Hier wird eine Folie auf den Fensterrahmen geklebt und ggf. mit einem
Heißluftfön nachgespannt. Es bildet sich eine isolierende Luftschicht, die zusätzliche Dämmwirkung hat.
c) Kombination aus einer low-e Folie und einer am Rahmen befestigten Folie: Low-e-Folien, die an den Rahmen
angebracht werden können und bei denen somit beide Effekte a) und b) in einer Folie kombiniert werden, sind den
Autor:innen nicht bekannt. 2 Der Vollständigkeit halber wird In der vorliegenden Handreichung dennoch auch die
kombinierte Verwendung der beiden Folientypen betrachtet (Abb. 2).

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02: Folienmaterialien
Gerade für die Folien, die einen Luftspalt zwischen Scheibe und Folie bilden, werden von Herstellern oft keine
Materialinformationen angegeben. Wir gehen davon aus, dass alle Folien, die sich mit dem Fön glattziehen lassen, aus
Polyethylen sind (LD-PE). Dieses Material ist für Wärmestrahlung weitgehend transparent. Es ist daher als Wärmeschutz
weniger geeignet, da die Wärmestrahlung aus dem Raum nicht zurückgehalten wird, sondern praktisch ungehindert auf
die dahinter liegende Glasscheibe trifft. Es gibt hingegen auch Folien aus Polyvinylchlorid (PCV) und Polycarbonat (PC),
die Wärmestrahlung absorbieren und daher einen verbesserten Wärmeschutz bieten. Die low-e-Folien sind mehrlagige
Polyesterfolien mit metallischer Beschichtung.
Das Passivhaus-Institut Darmstadt hat detaillierte Berechnungen für Kunststoffe mit unterschiedlichen
Strahlungseigenschaften zum Einsatz als Fensterfolie mit Luftspalt auf Verglasungen unterschiedlicher Dämmgüte
durchgeführt [1], die mit den vorliegenden Berechnungen plausibel übereinstimmen. In unseren Berechnungen
nehmen wir an, dass die Folie für Wärmestrahlung undurchlässig ist und beschränken uns auf Einfach-Verglasungen und
Zweifach-Verglasungen alter Bauart (sog. Isolierfenster ohne Wärmeschutzverglasung sowie Doppelkastenfenster im
Altbau)

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03: Ergebnisse für den Wärmedurchgang (U-Werte)

Die Berechnungen wurden nach der DIN 673 durchgeführt [2]. Die verwendeten Parameter und Randbedingungen
(Geometrie- und Stoffwerte, Wärmedurchgangskoeffizienten, Temperaturen, usw.) sind im Anhang aufgeführt. Für die
low-e-Folie wurden die Daten einer typischen Folie ausgewählt [3].3 Die folgenden Abbildungen fassen wesentliche
Ergebnisse zusammen.

Wie in Abbildung 3 dargestellt, erreichen besonders für Einfachverglasung alle Folien eine deutliche Senkung des
U-Wertes von 5,8 W/(m²K) auf bis zu ca. 2,2 W/(m²K), wobei der U-Wert durch die betrachtete low-e-Folie um ca. 24
% abgesenkt werden kann, durch eine Folie mit Luftspalt sogar um mehr als das Doppelte (um ca. 51 %) und durch die
Kombination der beiden Folien um sogar ca. 61 %. Auch für Doppelverglasungen ergeben sich erhebliche Absenkungen
des U-Wertes um 13 % (low-e), 33 % (Folie als Luftspalt) und 43 % (Kombination) gegenüber einem Isolierglas von vor
1995, siehe Abbildung 4

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Mit der in der energetischen Bilanzierung üblichen Berechnung und Annahmen für Gradtagzahlen aus Berlin 5 ergibt
sich bei einer Reduktion des U-Wertes um 1 W/m²K eine jährliche Absenkung der Wärmeverluste pro Quadratmeter
Fensterscheibenfläche von ungefähr 82 kWh. Zur Ermittlung der Brennstoffeinsparung wurden die Wärmeverluste
durch einen Anlagenwirkungsgrad von 75 % dividiert6
. Mit einem angenommenen Brennstoffpreis von 12 Cent pro
kWh7 Endenergie ergeben sich daraus die in Abbildung 5 dargestellten jährlichen Kostenminderungen.

Die erzielbaren Einsparungen können damit in Abhängigkeit von der gesamten Glasfläche der Fenster und ihrer Bauart
abgeschätzt werden. Pauschale Angaben auf manchen Produkten wie „spart x Prozent an Heizenergie“ sind dagegen
wenig aussagekräftig.
Ohne Berücksichtigung von solarer Einstrahlung (gilt z.B. für Nordfenster) ergeben sich für einfach-verglaste Fenster
mit der betrachteten low-e-Folie damit jährliche Einsparungen von 113 kWh, für die Folie mit Luftspalt von 239 kWh
und für die Kombination sogar 288 kWh (jeweils pro Quadratmeter Glasfläche und Jahr). Für die betrachtete Zweifach-
Verglasung alter Bauart (Isolierverglasungen ohne Wärmeschutz) ergeben sich geringere Einsparungen. Es lassen sich
aber auch hier für die betrachteten Folien Einsparungen zwischen 30 und 100 kWh pro Quadratmeter Glasfläche und
Jahr erzielen.
Bei Zweifach-Verglasung alter Bauart und nach Norden ausgerichteten Fenstern lassen sich unter den betrachteten
Annahmen durch den Einsatz einer einfachen Fensterfolie (mit Luftspalt zum Glas) ca. 80 kWh Wärmeverlust im
Jahr pro Quadratmeter Fensterfläche einsparen.
Wie die Abbildungen 3 – 5 zeigen, ist die Wirksamkeit einer aufgeklebten low-e-Folie geringer gegenüber einer einfa-
chen Folie mit Luftspalt. Durch die Kombination beider Folien lassen sich U-Werte erreichen, die im Bereich von ein-
fachem Wärmedämmglas 8 liegen.

Solare Gewinne

Unter „solarem Gewinn“ wird der Energiegewinn durch eingefangene Solarstrahlung verstanden. Durch Fenster
erhöhen sich nicht nur die Wärmeverluste eines Gebäudes, sondern auch dessen solare Gewinne. Besonders die low-
e-Folien verringern die Transmission der Sonneneinstrahlung des Fensters (Energiedurchlassgrad bzw. g-Wert) und
somit die solaren Gewinne. Von der Einsparung an Heizenergie durch die bessere Wärmeisolation der Folie müssen die
verminderten solaren Erträge daher in der Jahresbilanz abgezogen werden. Das Ergebnis zeigt . Die für die Berechnung
notwendigen Parameter sind im Anhang aufgeführt. Eigenschaften der low-e-Folie sind der Ref. [3] entnommen

Für die gewählte typische low-e-Folie mit 37 % Emissivität ergibt sich bei besonnten Fenstern eine Netto-Ersparnis
überhaupt nur bei Einfachverglasung in Ost-West Ausrichtung; bei Doppelverglasung ist diese Bilanz ausgeglichen
oder sogar negativ. Die Berechnung wurde zum Vergleich auch mit einer niedrigeren Emissivität durchgeführt. Selbst
für die low-e „Premium“-Folie aus Ref. [3] mit einer Emissivität von 9 % ergäbe sich bei doppelverglasten, besonnten und
nach Süden ausgerichteten Fenstern praktisch keine Gesamtersparnis.

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Abbildung 07: Auswirkung der solaren Gewinne auf die Einsparung an Nutzenergie für die betrachtete Zweifach-Verglasung
alter Bauart mit Folie als Luftspalt bei verschiedener Orientierung der Fenster. (Quelle: eigene Darstellung)
Bei den Folien, die als Luftspalt wirken, ist die Bilanz deutlich günstiger aus zwei Gründen: zum einen reduzieren sie den
U-Wert stärker und führen daher zu geringeren Transmissionsverlusten, zum anderen bewirken sie weniger Abschwä-
chung der Sonneneinstrahlung als die beschichteten low-e-Folien. Insbesondere hochtransparente Folienmaterialien
wie z.B. klares Polycarbonat haben diese günstige Eigenschaft.
Zusammenfassend können nach unserer Auffassung die low-e-Folien für besonnte Fenster unter Energiespargesichts-
punkten nur sehr eingeschränkt empfohlen werden. Oft steht allerdings die Funktion als Sonnenschutzfolie im Vorder-
grund. Dabei ist zu beachten, dass hierdurch die solaren Gewinne in der Heizperiode erheblich verringert werden. Dies
kann je nach Verglasung und Besonnung die energiesparende Wirkung einer low-e-Beschichtung zunichtemachen und
somit zu höherem Heizwärmebedarf als ohne Folie führen.
Hingegen sind die einfachen Folien mit Luftspalt auch für besonnte Fenster empfehlenswert, insbesondere wenn sie
optisch hochtransparent und gleichzeitig undurchlässig für Wärmestrahlung sind, wie zum Beispiel Polycarbonat.
Abbildung 7 zeigt beispielhaft erzielbare jährliche Nutzenergie-Einsparungen unter Berücksichtigung der Strahlungs-
gewinne für eine Nord-, Ost-/West- und Südausrichtung der Fenster.9

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Beispiel: Für ein typisches Berliner Mehrfamilienhaus mit Isolierglasfenstern alter Bauart (oder Doppelfenstern)
betragen typischerweise die Wärmeverluste durch die Fensterverglasung ca. 25 % des Gesamtwärmebedarfs. 10 Diese
Verluste lassen sich folglich durch eine einfache, am Fensterrahmen befestigte Folie, um rund ein Drittel senken. Damit
sinkt der Gesamtwärmebedarf in diesem Beispiel um ca. 8 %. Beträgt die Gesamtfensterfläche 20 m2 in Ost-West-
Ausrichtung, so werden gemäß Abbildung 07 pro Jahr 1200 kWh eingespart. Für Einfachverglasung ergeben sich sogar
noch deutlich höhere Einsparungen

Produkte und Praxiserfahrungen

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Einfache, unbeschichtete Folien, die mit der Glasscheibe eine Luftschicht ausbilden, amortisieren sich bei den hier ge-
wählten Annahmen schon nach weniger als einer Heizsaison. Folien aus LD-PE werden nach dem Aufkleben auf den
Fensterrahmen mit einem Fön erwärmt, so dass sie sich glattziehen. Hierzu gibt es eine DIY („Do-it-yourself“)-Anlei-
tung des Passivhaus-Institut Darmstadt zusammen mit der Energieagentur Hessen [4]. Polyethylen ist aber für Wärme-
strahlung transparent und daher zur Energieeinsparung nicht optimal [1].
Als Alternative können transparente Folien eingesetzt werden, die ursprünglich gar nicht als Energiesparfolien gedacht
sind. Zum Beispiel können hochtransparente Polycarbonat-Folien von 0,5 mm Stärke gut verwendet werden. Diese sind
zwar teurer als die dünnen Folien aus PE oder PVC, dafür aber optisch ansprechender, haltbarer und leichter zu reini-
gen. Die Montage kann mit durchsichtigem Klebeband erfolgen. Dieses Material besitzt nach unseren Erkenntnissen
das Potential für DIY-Lösungen guter Qualität.
Bei den low-e-Folien gibt es große Unterschiede, wieviel Sonnenlicht die Folien durchlassen und ob sie daher primär
als Sonnenschutzfolie oder als Energiesparfolie zu betrachten sind. Wichtig für die Energieeinsparung sind ein geringer
Emissions- bzw. Absorptionsgrad für Wärmestrahlung sowie ein hoher Durchlassgrad für Solarstrahlung bei besonnten
Fenstern. Erstgenannte Eigenschaft äußert sich in einem guten Reflexionsvermögen für die Wärmestrahlung, welches
manchmal als Produktinformation angegeben ist. Low-e-Folien sind um einen Faktor 3 bis 30 teurer als unbeschichtete
Folien. Diese großen Unterschiede lassen sich nicht durch das jeweilige Energieeinsparpotential rechtfertigen. Sondern
hier spielen weitere Präferenzen für die Auswahl eine Rolle, wie z.B. Sonnenschutz und ästhetische Gesichtspunkte.
Die Autor:innen möchten in einem nächsten Schritt einige konkrete Anwendungen dokumentieren und sind daher
dankbar für weitere Anregungen, Praxisbeispiele und Erfahrungen.

Referenzen

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[1] Informationen zu Fensterfolien vom Passivhaus-Institut Darmstadt, https://passipedia.de/baulich/verglasungen_
verbessern (abgerufen am 16.2.2023)
[2] DIN EN 673: „Glas im Bauwesen – Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) – Berechnungs-
verfahren; Deutsche Fassung EN 673:2011
[3] Siehe Übersicht unter https://bruxsafol.de/sonnenschutz/datentabellen-sonnenschutzfolien/ für low-e Folie XE 50
als Referenz und „Premium“ Folie XE 70 zum Vergleich (abgerufen am 18.1.2023)
[4] Energieagentur Hessen: „Mit Fensterfolien zusätzlich isolieren“, https://www.lea-hessen.de/buergerinnen-und-
buerger/hessen-spart-energie/do-it-yourself-energiesparmassnahmen/diy-energiespartipp-5-fensterfolien-an-
bringen (abgerufen am 17.1.2023)

Impressum

Diese Handreichung wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und intern wie extern durch Kollegen
und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten)
ausführlich geprüft.
An der Erstellung dieses Textes waren beteiligt:
Hartmut Ehmler (korrespondierender Autor), Helge Ehrhardt, Axel Erdmann und Ulrike Jordan
Die Autor:innen sind Mitglieder der Fachgruppe Energie der Scientists for Future
Kontakt: Dr. Hartmut Ehmler, E-mail:
Zitiervorschlag:
Hartmut Ehmler, Helge Ehrhardt, Axel Erdmann und Ulrike Jordan (2023): „Energie sparen mit Fensterfolien“,
Handreichung aus der FG Energie der Scientists for Future, Berlin, 16 S., DOI: 10.5281/zenodo.10033033
Redaktion: F.Ossing
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