1. Warum Lufttemperatur allein thermischen Komfort nicht beschreibt

Ein Raum kann 21 °C Lufttemperatur aufweisen, und trotzdem fühlt sich ein Sitzplatz direkt vor einem kalten Fenster unbehaglich an. Der Grund ist nicht zwangsläufig Zugluft. Neben dem konvektiven Wärmeaustausch mit der Luft gibt der Körper kontinuierlich langwellige Wärmestrahlung an seine Umgebung ab und empfängt Strahlung von ihr. Eine kalte Fensterfläche kann die Strahlungsbilanz in einer Richtung verändern. Kalte Fallluft ist ein weiterer, davon zu unterscheidender Mechanismus.

Die Lufttemperatur beschreibt den Zustand der Raumluft. Die Oberflächentemperatur beschreibt eine konkrete Fläche. Die mittlere Strahlungstemperatur fasst das am betrachteten Ort wirksame Strahlungsfeld zu einer äquivalenten Temperatur zusammen. Die operative Temperatur verbindet bei geringer Luftgeschwindigkeit näherungsweise die Wirkungen von Luft- und Strahlungstemperatur; sie ist weder mit der einen noch mit der anderen identisch. Thermischer Komfort hängt darüber hinaus unter anderem von Bekleidung, Aktivität, Luftgeschwindigkeit und Feuchte ab.

2. Das kalte Fenster als gerichtete Strahlungsfläche

Ein Mensch „sieht“ thermisch nicht alle Raumoberflächen zu gleichen Anteilen. Größe, Entfernung, Orientierung und Geometrie bestimmen die Sichtfaktoren. Eine große kalte Verglasung in unmittelbarer Nähe kann daher den gerichteten Netto-Strahlungsverlust einer Körperseite erhöhen, obwohl die Lufttemperatur unverändert bleibt. Dieser Unterschied zwischen Richtungen wird als Strahlungstemperaturasymmetrie beschrieben.

Su, Wang, Xu und Liu untersuchten 2020 in einer Klimakammer mit 66 Studierenden den Einfluss des Abstands zu kalten Außenwänden und Fenstern in Umgebungen mit Heizkörper- bzw. Fußbodenheizung. Erfasst wurden physiologische und subjektive Reaktionen. Im Heizkörperfall nahmen Hauttemperatur und Herzfrequenz mit geringerem Abstand signifikant ab; für den Blutdruck zeigte sich kein vergleichbarer deutlicher Unterschied. Lokale thermische Empfindungen beeinflussten die Akzeptanz der Umgebung. Das ist ein Befund zur kalten Strahlungsumgebung, nicht zu FVS und nicht zu einem bestimmten Low-E-Nachrüstprodukt [1].

Die exakten untersuchten Abstandsstufen und die vollständigen statistischen Einzelvergleiche konnten aus dem zugänglichen Originalabstract nicht zuverlässig entnommen werden. Sie werden deshalb hier nicht numerisch wiedergegeben.

3. Emissivität und Reflexion: warum die Oberfläche entscheidend ist

Eine Oberfläche sendet abhängig von Temperatur und spektraler Emissivität langwellige Wärmestrahlung aus. Bei einer im thermischen Infrarot praktisch opaken Oberfläche gilt näherungsweise: Emissivität + Reflexionsgrad ≈ 1. Eine niedrige Emissivität bedeutet dann hohe Reflexion im betreffenden Spektralbereich. Das ist eine Materialeigenschaft und nicht aus dem sichtbaren Farbeindruck „silbern“ abzuleiten.

Zwei Oberflächen können dieselbe physikalische Temperatur besitzen und trotzdem unterschiedlich mit der langwelligen Strahlung des Menschen und der übrigen Raumoberflächen wechselwirken. Die niedrig emittierende Fläche sendet weniger eigene Wärmestrahlung aus, reflektiert dafür einen größeren Anteil der einfallenden Strahlung. Wohin diese Reflexion gelangt, bestimmen Reflexionscharakteristik, Winkel, Sichtfaktoren und andere Oberflächen. Die Aussage, Körperwärme werde vollständig „zum Menschen zurückgestrahlt“, wäre daher falsch.

Wichtig ist die Bilanz des gesamten Strahlungsfeldes: Eine hoch reflektierende Fläche kann sowohl vom Menschen ausgehende Strahlung als auch die Strahlung wärmerer Raumflächen umlenken. Richtung und Größe einer möglichen Komfortänderung lassen sich deshalb nicht allein aus ε bestimmen.

4. Was Frontini und Kuhn über innere Blends zeigen

Frontini und Kuhn (2012) untersuchten die Wirkung unterschiedlicher Beschichtungen innenliegender Blends auf die operative Temperatur in Büroräumen. Ihr methodischer Ausgangspunkt: Herkömmliche Berechnungen der mittleren Strahlungstemperatur setzen oft hoch emittierende Innenflächen voraus. Bei Low-E-Beschichtungen kann diese Näherung unzureichend sein. Die Autoren kombinierten eine Betrachtung des Strahlungsaustauschs mit einer Gebäudesimulation [2].

Für ein betrachtetes sommerliches Szenario berichten die Autoren nahe der Fassade eine Absenkung der maximalen operativen Temperatur um etwa 1 K, wenn die absorbierende Behangseite nach außen gerichtet ist und die Emissivität der raumseitigen Aluminiumoberfläche reduziert wird. Diese Aussage betrifft die spezifische untersuchte Konfiguration und ist kein Beleg für eine allgemeine 1-K-Verbesserung durch FVS.

5. Was Fraunhofer ISE an einer metallisierten Folie untersucht hat

Der Fraunhofer-ISE-Bericht TAG3-TP-1607-E04 von Pflug, Bueno und Kuhn (2016) betrifft einen frühen, fest geschlossenen Probekörper des mehrlagigen Folien-Wärmeschutzprinzips. Nach den vorhandenen Projektunterlagen bestand die damalige Folie aus 12 µm PET mit einseitiger Aluminiummetallisierung. Für die langwellige Emissivität sind etwa ε = 0,03 auf der Aluminiumseite und ε = 0,48 auf der PET-Seite dokumentiert [3].

Wenn die langwellige Transmission vernachlässigbar ist, entspricht ε ≈ 0,03 für die aluminisierte Seite näherungsweise einem langwelligen Reflexionsgrad von 97 %. Dies ist eine physikalische Ableitung aus den genannten Materialdaten, keine zusätzliche Komfortmessung. Die 2016 geprüfte einseitig metallisierte Folie darf nicht mit heutigen doppelseitig metallisierten Folien oder dem beweglichen Fensterprototyp gleichgesetzt werden.

Fraunhofer untersuchte Material- und Wärmetransporteigenschaften eines konkreten Aufbaus. Daraus folgt weder ein gemessener lokaler Komfortgewinn vor dem heutigen FVS noch ein zulässiger Zahlenwert für die operative Temperatur im Raum.

6. Warum eine Low-E-Oberfläche vor dem Fenster funktional sein kann

Befindet sich die geschlossene zusätzliche FVS-Ebene raumseitig vor dem vorhandenen Fenster, ändert sich zunächst der thermische Widerstand des Gesamtsystems. Zugleich sieht eine Person vor dem Fenster nicht mehr direkt die kalte Verglasung, sondern die dem Raum zugewandte Oberfläche der Zusatzebene. Deren Temperatur, Emissivität, Reflexionsverhalten und Flächenanteil bestimmen gemeinsam, wie sich das lokale Strahlungsfeld verändert.

Daraus ergibt sich eine eigenständige Hypothese: Bei vergleichbarer Geometrie und kontrollierter Luftbewegung könnte eine niedrig emittierende FVS-Oberfläche den gerichteten langwelligen Netto-Strahlungsverlust einer Person in Fensternähe gegenüber einer hoch emittierenden Vergleichsoberfläche verändern. Ob dies die thermische Empfindung verbessert, um welchen Betrag und unter welchen Betriebsbedingungen, ist experimentell offen.

7. Was Untersuchungen zu inneren Jalousien zeigen

Nishikawa und Mitautoren (2020) untersuchten experimentell und numerisch den Wärmeübergang an einem Fenster mit innenliegender Lamellenjalousie. Besonders relevant ist die Strömung im Zwischenraum zwischen Verglasung und Behang: Luftbewegung und Konvektion beeinflussen die Temperaturen und die thermische Gesamtwirkung [4].

Shahid und Naylor (2005) modellierten ein Fenster mit horizontaler Innenjalousie als gekoppeltes Konvektions- und Strahlungsproblem. Ihr Ergebnis verdeutlicht, dass die Anwesenheit einer inneren Abschirmung den Wärmeaustausch beeinflussen kann, aber nur unter Berücksichtigung beider Mechanismen [5]. Diese Arbeiten betreffen Lamellenjalousien und können nicht als Leistungsnachweis für einen geschlossenen mehrlagigen FVS-Folienstapel verwendet werden.

8. Wie mittlere Strahlungstemperatur gemessen wird

Die mittlere Strahlungstemperatur lässt sich über gerichtete Strahlungsmessungen und geometrische Gewichtung bestimmen. ISO 7726 beschreibt geeignete physikalische Messgrößen und Anforderungen an Instrumente [7]. Alternativ werden schwarze Kugelthermometer eingesetzt; deren Temperatur hängt jedoch auch von Konvektion und Luftgeschwindigkeit ab. Eine Kugeltemperatur ist daher nicht unmittelbar die mittlere Strahlungstemperatur.

Evren, Biswas und Graves (2025) beschrieben eine Methode mit 32 × 32 Pixeln auflösenden Infrarot-Sensorarrays. Sie verglichen die rekonstruierten langwelligen mittleren Strahlungstemperaturen in vier realen Innenräumen mit einer Referenz aus gerichteten Radiometermessungen. Für die kalibrierte Methode berichten sie eine maximale Abweichung von etwa ±0,5 °C; ohne entsprechende Kalibrierung wird im Ergebnisteil eine maximale Abweichung bis etwa 0,96 °C genannt [6]. Das ist eine Validierung dieser Messmethode in ihren Testumgebungen, keine Genauigkeitsgarantie für spiegelnde Low-E-Folien.

Die übliche Berechnung der mittleren Strahlungstemperatur aus Oberflächentemperaturen und Sichtfaktoren setzt oft hoch emittierende, näherungsweise diffus strahlende Flächen voraus. Für eine stark reflektierende FVS-Oberfläche ist die Reflexion im gesamten Strahlungsfeld ausdrücklich zu berücksichtigen.

9. Warum Wärmebildkameras an metallisierten Flächen problematisch sind

Eine Wärmebildkamera detektiert Strahlung im jeweiligen Spektralband. Bei hoher Emissivität lässt sich daraus unter geeigneten Annahmen die Oberflächentemperatur bestimmen. Eine stark reflektierende aluminisierte Oberfläche kann dagegen einen großen Anteil der Umgebungsstrahlung in die Kamera spiegeln. Der angezeigte Temperaturwert kann dann erheblich von der wirklichen Materialtemperatur abweichen.

Für verlässliche Temperaturmessungen müssen mindestens Emissivität, reflektierte scheinbare Temperatur, Blickwinkel, Spektralband und Kalibrierung berücksichtigt werden. Ein Kontaktfühler oder eine geeignete hoch emittierende Referenzstelle kann zur unabhängigen Temperaturprüfung dienen, verändert an dieser Stelle aber die optische Oberfläche. Eine unkalibrierte Thermografie ist kein direkter Nachweis des lokalen Komforteffekts.

10. Zwei Wirkungen sauber trennen

Die beiden Wirkungen können gleichzeitig auftreten. Sie sind aber weder identisch noch automatisch proportional. Für die Entwicklung ist es deshalb sinnvoll, sie getrennt zu messen und anschließend gemeinsam zu bewerten.

11. Wie sich die Hypothese experimentell prüfen lässt

Ein praktikabler Versuch nutzt dieselbe Fensterposition, denselben Raum und möglichst konstante Randbedingungen. Verglichen werden drei Zustände: (A) unbedecktes Bestandsfenster, (B) eine geometrisch gleiche, hoch emittierende Vergleichsoberfläche vor dem Fenster und (C) eine aluminisierte, niedrig emittierende Oberfläche vor dem Fenster. Der Vergleich B gegen C ist für den isolierten Einfluss der Emissivität besonders aussagekräftig, wenn die beiden Oberflächen auch in ihrer tatsächlichen Temperatur möglichst gleich gehalten oder deren Temperaturunterschiede gemessen und rechnerisch berücksichtigt werden.

Die bloße Verwendung derselben Folienlage oder derselben Position garantiert keine gleiche Temperatur: Verschiedene Emissivitäten verändern selbst den Wärmehaushalt der Testoberfläche. Für eine strenge Trennung sind daher ein temperaturgeregelter Probekörper oder eine validierte Strahlungsmodellierung ergänzend sinnvoll. Der Vergleich A gegen C zeigt den Gesamteffekt der Abschirmung, trennt aber Wärmeschutz, Temperaturänderung und Emissivität nicht.

Messgrößen: Lufttemperatur und Luftgeschwindigkeit am Messpunkt; wahre Temperaturen von Fenster, Vergleichsfläche und übrigen Raumflächen; Abstand und Orientierung; gerichtete langwellige Strahlungsflussdichte; gegebenenfalls aus mehreren Richtungen bestimmte mittlere Strahlungstemperatur und operative Temperatur. Sonnenstrahlung sollte zunächst ausgeschlossen oder separat gemessen werden. Jeder Zustand muss ausreichend lange thermisch stabil sein; die Messreihen sind zu wiederholen und mit Messunsicherheiten auszuweisen.

Ein Strahlungsflussmesser bzw. langwelliges Radiometer, das in Richtung Fenster ausgerichtet ist, ist für die zentrale Hypothese besonders interessant. Ein Pyrgeometer misst langwellige Strahlung; ein Globe-Thermometer liefert eine integrierte, auch konvektiv beeinflusste Antwort. Eine IR-Array-Methode kann die räumliche Verteilung ergänzen, muss für spiegelnde Flächen aber gesondert validiert werden. Keine dieser Instrumentengruppen ist allein eine vollständige Komfortprüfung.

Eine halb abgedeckte Fensterfläche erlaubt einen anschaulichen Vorversuch, ist für quantitative Vergleiche aber heikel: Beide Hälften tragen über ihre Sichtfaktoren zum Strahlungsfeld an beiden Messpunkten bei. Wissenschaftlich sauberer sind ausreichend große getrennte Flächen oder nacheinander gewechselte Zustände am exakt gleichen Messpunkt. Ein Vergleich mit menschlichen Versuchspersonen würde zusätzlich standardisierte Komfortfragebögen, Bekleidung und Aktivität sowie eine geeignete ethische und methodische Planung erfordern.

12. Bedeutung für die weitere FVS-Entwicklung

Die Mehrschichtfunktion des FVS und die raumseitige Low-E-Oberfläche sind zwei unterschiedliche Ansatzpunkte für die Produktentwicklung. Der erste betrifft die Verringerung des Wärmestroms durch das geschlossene System. Der zweite betrifft die Veränderung der langwelligen Strahlungsumgebung in Fensternähe. Für eine technische Bewertung braucht es neben Materialdaten vor allem Messungen am realen, beweglichen Aufbau einschließlich Führungen, Rändern und tatsächlicher raumseitiger Oberflächenausführung.

Die Hypothese ist wissenschaftlich prüfbar und gerade deshalb interessant: Sie kann bestätigt, quantifiziert, eingeschränkt oder für bestimmte Randbedingungen widerlegt werden. Eine Komfortfunktion darf erst nach dieser Prüfung als Produkteigenschaft beschrieben werden.

13. Fazit

Eine niedrig emittierende Oberfläche vor einem kalten Fenster kann mehr bewirken als einen zusätzlichen Wärmewiderstand: Sie verändert die langwellige Strahlungswechselwirkung zwischen Fensterbereich, Mensch und übrigen Raumoberflächen. Wissenschaftliche Arbeiten zeigen, dass kalte Strahlungsasymmetrie, Oberflächenemissivität und Geometrie für die Bewertung des thermischen Komforts relevant sind. Die konkrete Komfortwirkung einer heutigen raumseitigen FVS-Oberfläche ist damit plausibel, aber noch nicht gemessen. Sie muss getrennt von der Dämmwirkung untersucht werden.