Schil

a) Warmtedoorgang (warmte)

Warmtedoorgang, ofwel de U-waarde, is de snelheid waarmee een constructie de warmte (in Watt) per vierkante meter doorlaat op basis van het temperatuurverschil tussen beide zijden van de constructie.

Wanneer twee systemen dezelfde temperatuur hebben, zijn ze thermisch in evenwicht en vindt er geen warmteoverdracht plaats. Bij een temperatuurverschil stroomt de warmte vanaf de locatie met de hoge temperatuur naar de locatie met lage temperatuur tot er sprake is van een thermisch evenwicht. In een gebouw kan deze warmteoverdracht plaatsvinden via conductie, convectie of straling. Met thermische isolatie kunnen de verschillende onderdelen van warmtedoorgang worden beheerst.e.

Conductie: Treedt op bij vaste materialen wanneer de moleculen aan de ene kant van het materiaal door warmte worden geëxciteerd. De energie (warmte) wordt door deze moleculen overgebracht naar de koude kant van het materiaal. Conductie vindt vooral plaats via de fundering en het skelet van een gebouw. .

Convectie: Treedt op doordat verwarmde lucht minder dicht wordt en opstijgt, waarna de vrijgekomen ruimte wordt opgevuld met koude lucht. Natuurlijke convectie kan bijvoorbeeld op extreem koude dagen in de winter optreden in minerale wolisolatie met een zeer lage dichtheid.

Straling: De overdracht van warmte van het ene object naar het andere door de emissie van golven. De aarde wordt bijvoorbeeld verwarmd door de warmtestraling van de zon. In gebouwen komt warmtestraling vooral binnen via het glas in ramen en deuren.

Het meeste warmteverlies vindt plaats door conductie via bouwmaterialen en luchtlekken.


De warmtegeleiding van minerale wolproducten wordt berekend als de som van vier componenten:

 Warmtedoorgang
  • Warmtegeleiding van de statische lucht in de holten tussen de steenwolvezels
  • Warmtegeleiding via vezels
  • Natuurlijke en/of geforceerde convectie via luchtbeweging in de wol
  • Warmtestraling
 


Warmtedoorgang
  • In wol met lage dichtheid zit veel ruimte voor straling en luchtbeweging.
  • Hoe hoger de isolatiedichtheid, des te lager de convectie door de isolatie en vooral de straling in de wol. 
  • Een hogere dichtheid van de isolatie zorgt voor een (weliswaar zeer kleine) toename van conductie door de vezels.

Warmtedoorgang
  • De warmtegeleiding neemt toe wanneer de gemiddelde temperatuur stijgt.
  • Bij een hogere gemiddelde temperatuur stijgt de optimale isolatiedichtheid
 

De warmtegeleiding van elk bouwmateriaal wordt uitgedrukt in W/mK. Hoe lager de warmtegeleiding van een materiaal, des te beter de isolatie-eigenschappen.

Materiaal Warmtegeleiding, W/mK
Koper
Aluminium
Staal
Water
Hout
Steenwol
Lucht
401
237
60.5
0.613
0.04–0.4
0.036
0.0263
Tabel: Warmtegeleiding van geselecteerde materialen bij kamertemperatuur



 Warmtedoorgang 4 De warmtegeleiding of lambdawaarde (λ) van een materiaal is de hoeveelheid warmte die in een stationaire toestand wordt overgedragen per oppervlakte, tijdseenheid en dikte, en bij een eventueel temperatuurverschil aan beide zijden van het materiaal.


De warmtegeleiding van een materiaal wordt gemeten conform EN-normen. Deze warmtegeleidingscoëfficiënt is verreweg het belangrijkste aspect van isolatiemateriaal. Het volume van steenwolisolatie bestaat voor 95–98% uit statische lucht, waardoor het een uitstekende isolator is. Isolatieproducten voor gebouwen moeten voldoen aan de Lambda 90/90-regel, wat betekent dat de fabrikant garandeert dat de opgegeven lambdawaarde in 90% van de metingen een betrouwbaarheid van 90% heeft. De lambdawaarde van alle thermische isolatieproducten die in overeenstemming met de geharmoniseerde Europese normen zijn gemaakt, is via dezelfde methode getest en afgegeven.

De warmteweerstand (R) van een materiaal en warmtedoorgang (U) van een constructie kunnen worden berekend op basis van de materiaaldikte en warmtegeleiding.

Warmteweerstand (R-waarde)

De warmteweerstand van een materiaal wordt verkregen door de dikte (d) in meters te delen door de thermische geleidbaarheid (λ) in W/mK:

Warmteweerstand (R-waarde)

De warmteweerstand wordt uitgedrukt in m2 K/W. Hoe groter deze waarde, des te effectiever de isolatie van het materiaal. De warmteweerstand varieert afhankelijk van het materiaaltype, de dichtheid en poriënstructuur van het materiaal, de vochtigheidsgraad en het temperatuurverschil.

Oppervlakteweerstand

De oppervlakteweerstand meet de inherente weerstand van het oppervlak van een materiaal tegen stroom, los van de fysieke afmetingen van het materiaal. De weerstand ontstaat door de aanwezigheid van een dunne, relatief bewegingloze luchtlaag op het oppervlak van het object. De warmtestroom wordt daarmee belemmerd, met als gevolg een temperatuurdaling in de luchtlaag. De oppervlaktetemperatuur wisselt afhankelijk van de wijze van warmteoverdracht.
  • Rse = overgangsweerstand naar buitenlucht (bewegende lucht)  
  • Rsi = overgangsweerstand naar binnenlucht (stilstaande lucht)

Voor de berekening van de totale R-waarde van een object dat uit meerdere materialen bestaat, moet de R-waarde van elke afzonderlijke component, inclusief binnen- en buitenoppervlak, worden berekend.
Rtotaal = Rse + R1 + R2 + R3 + Rsi

Warmtedoorgang (U-waarde)

De warmtedoorgang (U) bepaalt hoeveel warmte een onderdeel van een constructie met een bepaalde materiaaldikte, luchtruimte enzovoort, in een stationaire toestand doorgeeft.

Het is een meting van de hoeveelheid warmte die wordt doorgegeven per oppervlakte, per tijdseenheid en per temperatuurverschil tussen de omgevingen langs beide zijden van de constructie.

Deze waarde is omgekeerd aan de som van de verschillende R-waarden voor de warmteweerstand van de materiaallagen en de oppervlakteweerstanden aan binnen- en buitenzijde:

De U-waarden in het ontwerp moeten worden afgestemd op de beoogde energieklasse of op z'n minst voldoen aan de lokale bouwvoorschriften.


Warmtedoorgang (U-waarde)


De waarde wordt uitgedrukt in W / m2

In de skeletbouw wordt het warmteverlies grotendeels veroorzaakt door conductie via de onderdelen van het skelet, omdat deze een lagere warmteweerstand hebben dan de isolatie (thermische bruggen).

De warmteweerstand van deze constructie kan worden verbeterd door het effect van thermische bruggen via het skelet te beperken. In de volgende gevallen is geen correctie van de U-waarde nodig:
  • Als de muur verankerd is in een lege spouw
  • Als de muur verankerd is in een gemetselde wand en houten balken
  • Als de warmtegeleiding van (een deel van) de bevestiging minder is dan 1 W/(mK)

Warmtedoorgang (U-waarde)

Controleer bij de analyse van de U-waarde met name ook het effect van koudebruggen. Een grotere thermische isolatie vergroot namelijk ook het relatieve effect van koudebruggen. Een significante reductie van koudebruggen wordt verkregen door een optimale dimensionering van de bouwelementen en zorgvuldige planning van de verbindingen.

Bereken in de ontwerpfase ook het effect van geometrische koudebruggen, zoals hoeken en vensterbanken. Door een optimale indeling van de dragende delen kan het aantal skeletconstructies worden beperkt en het effect van koudebruggen worden voorkomen.

Bereken de U-waarde conform de norm (zoals de EU EN ISO 6946). Bij de diverse normen is de volgende informatie van belang voor de berekening van de U-waarde:

  • Oppervlakteweerstand (kleur, windsnelheid, niet-vlakke oppervlakken)
  • Warmteweerstand van geventileerde en niet-geventileerde luchtlagen (convectie-effect) 
  • Totale warmteweerstand van homogene, heterogene (maximale Rmax en minimale Rmin weerstand) en in dikte afnemende lagen
  • Correcties (ΔU) → luchtruimte ΔUg + mechanische bevestiging ΔUf + omgekeerde daken ΔUr

Passiefhuizen kunnen met verschillende structurele systemen worden gebouwd. Maar door de geringe warmtebehoefte moet de thermische isolatie veel beter zijn dan normaal. Hieronder ziet u de indicatieve objectieve waarden voor de totale warmtedoorgangscoëfficiënt van voorzieningen in de buitenschil:

  • Buitenmuur 0.07–0.1 W/m2K
  • Benedenvloer 0.08–0.1 W/m2K
  • Dak 0.06–0.09 W/m2K
  • Raam 0.7–0.9 W/m2K
  • Vast raam 0.6–0.8 W/m2K
  • Voordeur 0.4-0.7 W/m2K

Warmteverlies

U berekent het warmteverlies van een bepaalde constructie door de oppervlakte te vermenigvuldigen met de U-waarde van de constructie en het resultaat te vermenigvuldigen met het temperatuurverschil (weergegeven met de Griekse letter Delta) tussen de binnen- en buitenzijde.

Q = A*U*(Tbinnen - Tbuiten)*h of Q = A*U*ΔT*h

Bij een constructie uit verschillende materialen zoals een muur met ramen en deuren, berekent u het afzonderlijke warmteverlies voor elk onderdeel en telt u deze waarden bij elkaar op om het totale warmteverlies te bepalen.

Qmuur = Qbekleed oppervlak  + Qramen + Qdeur

Hoe groter het temperatuurverschil, hoe groter de gradiënt, de stuwende kracht achter de warmtestroom, en hoe groter het potentiële warmteverlies.

In energiepassieve gebouwen gaat energiebesparing hand in hand met dikke thermische isolatielagen.
  • Een muur kan een structurele dikte van 400–600 mm hebben, afhankelijk van het structurele uitgangspunt en de gebruikte materialen. 
  • Bij dakconstructies is de isolatie relatief makkelijker en kan de isolatiedikte oplopen tot 700 mm.
  • Geventileerde vloeren kunnen een isolatiedikte van zo'n 500 mm hebben, maar in combinatie met een fundering kan de vorstwering een bijdrage leveren aan de thermische isolatie van de vloer.

In Finland wordt voor vloeren met een fundering bijvoorbeeld een 250–300 mm dikke thermische isolatie gebruikt. Volgens de huidige richtlijnen kan de vorstwering een isolatiedikte van 200 mm voor zijn rekening nemen. Het risico op bevriezing van de fundering is afhankelijk van de bouwlocatie en de grondcondities. Het warmteverlies van een goed geïsoleerde vloer is zo gering, dat bij ondiepe funderingen een vorstpreventie nodig is om bevriezing van de ondergrond tegen te gaan.

Funderingen worden meestal vorstvrij gehouden door isolatie van de fundering en warmteverlies onder de vloer op de begane grond. Maar de thermische isolatie van de fundering van een passiefhuis is zo goed dat het warmteverlies vanaf de begane grond niet bijdraagt aan een vorstvrije ondergrond. Er is een grondonderzoek nodig om het vorstrisico van de bouwlocatie te bepalen, waarna de fundering overeenkomstig het risico tegen vorst moet worden geïsoleerd.

Warmteverlies door inklinking van inblaaswol

Ingeblazen thermische isolatie is een product in de vorm van granulaire minerale wol die ter plaatse wordt ingespoten met behulp van speciale apparatuur. Inblaasisolatie is geschikt voor de isolatie van zolders en muren.

Inblaasisolatie heeft de neiging om na verloop van tijd wat in te klinken, zodat in de toekomst moet gecontroleerd of het materiaal nog steeds werkt zoals bedoeld. De inklinking wordt veroorzaakt door trillingen en schommelingen in temperatuur en vochtigheid die zich door het jaar heen voordoen.

In de onderstaande tekening kunt u zien welk effect de inklinking van isolatie in de praktijk heeft. Door inklinking kunnen gaten en holtes in de zolderisolatie ontstaan, waardoor koude lucht de constructie binnendringt en er mogelijk condensatie optreedt.

Warmteverlies

Uit ervaring weten we dat PAROC-steenwol ongeveer 2–3% inklinkt. Met dit percentage levert de inklinking van inblaaswol geen risico op voor een geïsoleerde zolder. Paroc brengt namelijk altijd een isolatielaag aan die 5% dikker is dan vereist.


b. Luchtdichtheid

De luchtcirculatie in de schil van een gebouw wordt veroorzaakt door temperatuur- en drukverschillen tussen binnen en buiten. Deze verschillen ontstaan door de volgende effecten:
Luchtdichtheid

1. Windeffect De winddruk beïnvloedt luchtlekken, waardoor koude lucht door kieren aan de windzijde kan binnendringen en warme lucht uit de rest van constructie wordt verdreven.

2. Schoorsteeneffect Een gebouw werkt als een soort schoorsteen waarin warme lucht opstijgt en door openingen aan de bovenzijde van het huis ontsnapt, terwijl onderin op vloerniveau koude lucht wordt aangetrokken ter vervanging van de ontsnapte warme lucht.

3. Ventilatie-effect Mechanische en passieve ventilatiesystemen zijn bedoeld om de lucht in huis te verversen met lucht van buiten. Er zijn druksystemen die lucht het gebouw inblazen, drukloze systeem die de lucht wegblazen en balanssystemen die aangevoerde volume matchen met het afgevoerde volume.

Een beheersing van de luchtcirculatie in de schil van het gebouw is van cruciaal belang bij het beperken van warmteverlies en het voorkomen van condensvorming. De lucht die wordt weggefilterd neemt warmte en vocht (in de vorm van waterdamp) mee naar buiten. Bij gebrekkige constructies ontstaat dan vaak het probleem van condensatie van (door de lucht meegevoerde) waterdamp in de gebouwschil.

De luchtdichtheid van de gebouwschil wordt gemeten conform de standaarddruktest EN 13829. Bij die test wordt het gebouw aan een overdruk van 50 Pa onderworpen en vervolgens gekeken hoe de luchtverversingssnelheid in het gebouw verloopt. De luchtdoorlaatbaarheid (of luchtlekkage) mag niet hoger zijn dan 1 per uur.
Hieronder ziet u voorbeelden van de luchtdoorlaatbaarheid in verschillende gebouwen:

  • Passiefgebouw n50 = 0,6
  • Dicht gebouw n50 = 1 
  • Nieuwe gebouwen (Finland) n50 = 3–4
  • Normale dichtheid n50 = 5...10 (vaak oudere huizen)
  • Lekke constructie n50 = 15

energieverbruik

 
De vereisten voor luchtdichtheid zijn aanzienlijk strenger en de maximale luchtdoorlaatbaarheid van passiefgebouwen (< 0,6 1/u) wordt steeds meer als norm gehanteerd. De luchtdichte afwerking moet zo gepland worden dat installaties aan de buitenschil geen hinder ondervinden.

Een lucht/dampdrempel
 
  • Een lucht/dampdrempel voorkomt dat lucht/waterdamp de schil kan binnendringen. Plaats deze altijd aan de warme zijde van de schil. 
  • Een wind/weerbescherming aan de buitenzijde van de schil zorgt dat de wind niet door de isolatielaag kan blazen en dat de schil tegen regen en sneeuw wordt beschermd.


Een lucht/dampdrempel

De dampdrempel wordt achter de gipsplaat van de binnenmuur geplaatst. Plaats direct achter deze gipsplaat een 45–70 mm dikke isolatielaag als dampremmende laag. De dampdrempel verhindert lucht- en vochtstromen door de constructie. Zorg ervoor dat de dampdrempel alle binnendringende installaties geheel omsluit en afdicht.

Het lucht/dampremmende materiaal moet een luchtdoorlatendheid hebben van < 3 x 10-6 m3 / m2 s Pa. Als u plastic folie gebruikt, moet u rekening houden met een overlapping voor de bevestiging en de juiste werkvolgorde aanhouden zodat de overlapping voor de bevestiging bereikbaar blijft achter belemmerende constructies zoals afscheidingen. Plaats de overlapping tussen twee stevige oppervlakken zodat de folie goed kan worden vastgedrukt.

Houd de dampdrempel enigszins weg van de binnenwand zodat er ruimte overblijft voor de installatie van elektrische bedrading.

Voorkom dat de luchtdichte laag wordt doorboord. Als dat niet mogelijk is, dicht u de gaten in de massieve constructie met afdichtingsmateriaal en gaten in de folie met band of tape.

Een windisolatie

De windisolatie wordt achter de gevelbekleding aangebracht en is nodig omdat de bekleding aan de buitenzijde vaak niet volledig luchtdicht is. Gebruik windisolatie om te verhinderen dat de wind door en langs de isolatie blaast. Voorkom dat de windisolatie als dampdrempel werkt en condensvorming in de schil veroorzaakt. Windisolatie moet zowel winddicht als dampdoorlatend zijn. De dampweerstand van de windisolatie moet minstens vijf maal kleiner zijn dan die van de lucht/dampdrempel.

De eisen voor windbescherming van energie-efficiënte gebouwen wijken niet veel af van de eisen voor een standaardgebouw. Toch speelt de windbescherming een belangrijke rol in de energie-efficiëntie van een gebouw. Raadpleeg de lokale bouwvoorschriften voor de maximale luchtdoorlatendheid, inclusief die van voegen en naden. In Finland is de maximale luchtdoorlatendheid van windisolatie bijvoorbeeld < 10 x 10-6 m3 / m2 s Pa. 

 Standaardhuis
(indicatieve waarden)
  Energiezuinig huis
(indicatieve waarden) 
  Paroc-passiefhuisconcept (indicatieve waarden)  
U-waarde, W/m2K Isolatiedikte  U-waarde, W/m2K Isolatiedikte   U-waarde, W/m2K Isolatiedikte
 Dakisolatie
 0.15 260 - 310 mm   0.08 - 0.12 300 - 400 mm   0.06 - 0.09  > 450 mm
 Buitenmuur
 0.24 150 - 175 mm  0.13 - 0.15  230 - 300 mm  0.07 - 0.1  > 300 mm 
 Vloer
 0.2  100 - 150 mm 0.13 - 0.17 150 - 250 mm  0.08 - 0.1  > 300 mm 
 Ramen
 1.4   1.0 - 1.3    0.7 - 0.9   
 Gemonteerde ramen
        0.6 - 0.8   
 Deuren
 1.4   0.9 - 1.2    0.4 - 0.7   
 Luchtdichtheid
 < 4   < 1    < 0,6   
 Jaarlijkse warmteterugwinning door ventilatie
 30 %   > 60%    > 75%   

Dichtheid van steenwolisolatie in relatie tot luchtdoorlatendheid
Het isolatievermogen van minerale wol is gebaseerd op de statische lucht tussen de vezels. Luchtbeweging in de isolatielaag heeft een nadelige invloed op het isolatievermogen. Een grotere isolatiedichtheid beperkt de luchtbeweging en verbetert het isolatievermogen. Hoe lager de dichtheid, hoe beter de windisolatie moet zijn.

Effecten van steenwol isolatie

 

c. Vocht

Een van de belangrijkste factoren bij duurzaam bouwen in noordelijke klimaatzones is de beheersing van vocht in al zijn fases: vast, vloeibaar en gasvormig.

Vocht   

Er zijn vier basismechanismen waardoor vocht een gebouw kan binnendringen of verlaten:

  • Regendoorslag (windisolatie)
  • Luchtlekken (luchtdrempel)
  • Diffusie
  • Capillaire werking vanuit de grond
Door het leven binnenshuis komt waterdamp in de binnenlucht terecht (zie onderstaande tabel). Een normaal huishouden kan zo behoorlijk wat vocht produceren.

Waterdampbron
(gemiddeld huis/dag)
Waterproductie (bij benadering
, in liters/dag)
 4/5 slapende mensen:  1,5
 2 actieve personen:  1,6
 Kleren wassen en drogen  5,5
 Koken  3
 Douchen  0,5

Relatieve vochtigheid

Lucht kan, afhankelijk van de luchttemperatuur, verschillende hoeveelheden vocht vasthouden. De dampdruk meet de hoeveelheid waterdamp per luchtvolume en is hoger naarmate de lucht meer waterdamp bevat.

Lucht die zijn verzadigingsdruk bereikt, is in evenwicht met een wateroppervlak. Dit betekent dat er vanaf het wateroppervlak net zoveel moleculen in de lucht verdampen, als er vanuit de lucht moleculen als condens neerslaan in het water.

De hoeveelheid waterdamp in de lucht is gewoonlijk niet zo hoog dat de lucht verzadigd raakt. De relatieve vochtigheid is het verzadigingspercentage en wordt doorgaans berekend in verhouding tot de dichtheid van verzadigde damp.


Relatieve vochtigheid

 

Relatieve vochtigheid functie

 

De dampdichtheid wordt meestal uitgedrukt in g/m3

Als de huidige dampdichtheid bijvoorbeeld 10 g/m3 is bij een temperatuur van 20°C en de verzadigde-dampdichtheid bij diezelfde temperatuur 17,3 g/m3 is, dan is de relatieve vochtigheid:

 

Relative vochtigheid


Relatieve vochtigheid
Relatieve vochtigheid (RH 40%) betekent dat de lucht bij een bepaalde temperatuur 40% van de maximale hoeveelheid vocht bevat:


Dauwpunt

Het dauwpunt is de temperatuur waarop waterdamp condenseert. Dit is een functie van zowel de temperatuur als de hoeveelheid vocht in de lucht.

Bij een dauwpunt van 10⁰C zal op elk oppervlak in de ruimte dat deze temperatuur heeft, condensvocht te zien zijn. Om condensvorming te voorkomen moeten we oppervlaktetemperatuur verhogen of de relatieve vochtigheid verlagen.

De condensatie van waterdamp op een oppervlak vindt alleen plaats als dat oppervlak kouder is dan de dauwpunttemperatuur of als het waterdampevenwicht in de lucht overschreden is.

Schade door waterdamp en condens kan het beste worden voorkomen door condensvorming zoveel mogelijk te beperken.

Diffusie

Diffusie treedt op door dampdrukverschillen die ontstaan doordat twee locaties een verschillend vochtgehalte hebben. In het stookseizoen zorgt dit damptransport ervoor dat waterdamp door de gebouwschil gaat en vervolgens condenseert op koude oppervlakken. Om deze vochtstroom te voorkomen, worden aan de binnenkant van de schil dampdrempels aangebracht.

Alle materialen laten tot op zekere hoogte waterdamp door. Maar zolang tweederde van de isolatiewaarde van de muur aan de buitenzijde van de dampdrempel zit, treedt er gewoonlijk geen condensvorming op. Alleen in het uiterste noorden van Europa kan het nodig zijn om zo'n 80% van de isolatiewaarde aan de buitenzijde van de dampdrempel aan te brengen.

Capillair vocht

De term capillair verwijst naar het vermogen van vocht om zonder enige ondersteuning en in weerwil van externe krachten, zoals de zwaartekracht, door zeer kleine ruimtes op te stijgen. Dit verschijnsel treedt bijvoorbeeld op in de grond.


Capillair vocht  Net zoals water tegen de zwaartekracht in kan stijgen in een buisje, kan het opstijgen via poriën in de grond (de ruimte tussen de gronddeeltjes). Hoe hoog het water kan stijgen, is afhankelijk van de poriegrootte.

Het effect van capillair vocht doet zich vaak voor in funderingsplaten en achter gevelbeplatingen. De capillaire werking kan worden beheerst door de poriën af te dichten of juist heel groot te maken. Steenwol is niet-hygroscopisch en werkt daarom ook als capillaire rem tussen ondergrond en fundering.


Tips voor het ontwerpen van een vochtvrije gebouwschil

- Een goede balans tussen bevochtiging, droging en opslag

Praktische regels
- Zorg voor een permanente bescherming tegen regen, inclusief alle onderdelen van de schil
- Zorg voor permanente lucht/dampdrempels
- Gebruik isolatie die condensproblemen tegengaat
- Zorg ervoor dat inherent en onbedoeld vocht kan drogen, en pas op met droogvertragers

Let ook op het droogvermogen van de constructies. Houd er bij het ontwerp rekening mee dat het bouwvocht in de constructie kan drogen. Bescherm het gebouw tegen vocht door in het ontwerp een drainage van oppervlaktewater en capillaire blokkering op te nemen, zodat de fundering droog blijft. Het effect van slagregens kan in het ontwerp worden aangepakt door te letten op structurele details, zoals de afdichting van vensterbanken.

d. Ramen

Van alle onderdelen in de gebouwschil zijn ramen het meest thermisch doorgankelijk. Het is daarom belangrijk om bij het ontwerp van een gebouw rekening te houden met de prestaties, grootte en oriëntatie van de ramen. Opname en verlies van warmte door ramen gebeurt op de volgende manieren: door directe conductie via beglazing en kozijn, door de opname van stralingswarmte van de zon, door de warmteafgifte van aanwezige objecten op kamertemperatuur, alsmede door luchtlekken in en rond de ramen.

Met de totale warmtedoorgang of U-waarde (W/m²K) wordt gemeten hoe snel een raam andere warmte dan zonnewarmte doorlaat. De in Europese normen vastgelegde U-waarde verwijst naar de prestaties van het gehele raam, inclusief kozijnen en spouw. Hoe lager de U-waarde, des te energie-efficiënter het raam.

Het raamoppervlak beslaat doorgaans een ruimte vergelijkbaar met 15–20% van het vloeroppervlak. Zelfs zeer energiezuinige ramen (U-waarde < 0,8 W/m2K) mogen niet te hoog zijn. Het gevoel van tocht dat door hoge ramen vaak wordt veroorzaakt, kan zelfs niet met hele goede ramen worden vermeden. Voor een goed thermisch comfort moet een raamhoogte van maximaal 1,8 meter worden aangehouden. Omwille van comfort en adequate luchtdichtheid wordt aanbevolen om in een koud klimaat geen ramen op vloerhoogte te plaatsen.

Luchtlekkage, het binnendringen van lucht rond ramen door de aanwezigheid van drukverschillen aan weerszijden ervan, wordt beïnvloed door de wijze waarop de verschillende onderdelen van het raam zijn gemonteerd.

De totale zontoetredingsfactor of g-waarde is het aandeel van de zonnestraling dat direct door het raam wordt doorgelaten en/of geabsorbeerd, en dat als warmte vrijkomt in een gebouw. Hoe lager de g-waarde, hoe minder zonnewarmte wordt doorgelaten en hoe groter het zonwerend effect. Ramen met een hoge g-waarde zijn beter in staat om in de winter warmte vast te houden. Ramen met een lage g-waarde zorgen voor een lagere koudebehoefte in de zomer door de zonnewarmte te weren. De vereiste g-waarde voor ramen is daarom afhankelijk van het klimaat, de oriëntatie en de schaduwwerking van buitenaf.
Selectieve coating is een transparante metaal- of metaaloxide-laag die de verschillende stralingsfrequenties selectief doorlaat of reflecteert. Met een selectieve coating laat het glas minder straling door en wordt de specifieke thermische prestatie van het raam verbeterd.

Met een andere gasvulling dan lucht (argon, krypton en xenon) kan de energieprestatie van ramen verder worden verbeterd. Ook het materiaal van de afstandhouder speelt een belangrijke rol.

Condensatie van vocht aan de buitenzijde van een HR-raam is een nieuw verschijnsel. De condensvorming wordt veroorzaakt door een daling van de temperatuur van het buitenoppervlak tot onder het dauwpunt van de buitenlucht. De temperatuurdaling is het gevolg van een stralingsuitwisseling met de heldere lucht. Dit effect treedt eigenlijk ook op bij standaardramen, maar wordt dan gecompenseerd door thermische lekkage.

Zonweringen verlagen de warmtelast van de zon met zo'n 60%. Ook kunnen zonweringen op heldere nachten condensvorming aan de buitenzijde van ramen verminderen. De condensvorming ontstaat omdat het raamoppervlak afkoelt door warmtestraling, een teken dat het goed zit met de thermische kwaliteiten van het raam.