U-Wert berechnen: Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten von verschiedenen Bauteilen

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass es eine Eigenschaft von Wärme ist, immer zur niedrigeren Temperatur zu fließen. Ohne Arbeit zu verrichten – also ohne Energie zu verbrauchen – kann aus einer niedrigen Temperatur keine Wärme entstehen. Mit dem U-Wert ist es möglich, den Wärmeverlust, der durch verschiedene Bauteile entsteht, zu vergleichen. Er ist ein Vergleichswert im Hinblick auf die Wärmedämmeigenschaften von unterschiedlichen Bauteilen. Auch bei geschlossenen Fenstern und Türen entweicht warme Luft nach außen. Beim Neubau eines Hauses in Österreich geben Richtlinien neben anderen Normen auch den U-Wert vor, den ein Gebäude erreichen muss. Erfahren Sie hier, wo Sie die entsprechenden Richtlinien finden, und wie Sie den U-Wert berechnen.

Wärmeenergie

Vergleichen wir Wärme mit einem Fließgewässer, können wir eine Parallele ziehen: Auch Wasser kann nur in eine Richtung fließen. So verhält es sich auch mit der Wärme. Sie fließt immer in Richtung Abkühlung. Um wieder neue Wärme zu schaffen, muss Energie verbraucht – und damit Arbeit verrichtet – werden.

Je besser gedämmt, desto kleiner der U-Wert

Der U-Wert (früher k-Wert) gibt an, wie viel Wärme durch einen Körper dringt, und wie viel Wärme dadurch verloren geht. Er dient zur Bestimmung des Transmissionswärmeverlustes, also der Identifizierung des Wärmeverlustes eines beheizten Gebäudes.

Physikalische Einheiten

• U-Wert: Watt pro Quadratmeter und Kelvin: W / (m²K)
• Wärmeübertragung von der Innenluft auf einen Bauteil: h_i
• Wärmeübertragung des Bauteils an die Außenluft: h_e
• Wärmeleitung des Inneren eines Bauteils: Wärmeleitfähigkeit l(Lambda)
• Wärmedurchlasswiderstand als Größe, die sich dem Durchfließen von Wärmeenergie entgegensetzt: R
• Wärmeübergangskoeffizient als Maß der Wärmeleistung, die auf 1m² Oberfläche übergeht oder abgestrahlt wird: Rt
• Mittelwert, der errechnet wird, um einen durchschnittlichen U-Wert aus verschiedenen Materialien zu berechnen: Um

U-Wert messen

Früher wurde der U-Wert mittels einer komplizierten Berechnung analysiert.

Heute wird er durch einen Energieberater mithilfe innovativer technischer Geräte gemessen. Ein multiples Temperaturmessgerät ermittelt durch Fühler die Innen- und Außentemperatur und leitet die Daten an einen Computer weiter, welcher die Auswertung und die grafische Darstellung übernimmt. Eine Messung dauert rund eine Stunde. Aufgrund der hohen Kosten lohnt sich die Anschaffung für Privatpersonen nicht. Außerdem kann der U-Wert mit einer Wärmebildkamera oder der Wärmeflussmethode ermittelt werden.

U-Wert berechnen

Bei Bauteilen, die lediglich aus einem einzigen Material bestehen, ist die Berechnung relativ einfach:

Die Wärmeleitfähigkeit λ wird durch die Schichtdicke dividiert.

Beispiel: Eine Zellulosedämmung mit einer Wärmezahl von 0,039 W/mK und einer Dicke von 20 cm besitzt einen U-Wert von 0,195 W / (m²K).

Bei Bauteilen, die aus mehreren Materialien bestehen, wird der U-Wert folgendermaßen berechnet:

1. Die U-Werte aller einzelnen Materialschichten berechnen.
2. Kehrwerte nehmen.
3. Kehrwerte addieren.
4. Von der Summe wieder den Kehrwert nehmen.

Beispiel: Eine 25 cm dicke Betonwand mit einem U-Wert von 3,3 W / (m²K) mit einer Zellulosedämmung mit einem U-Wert von 0,195 W / (m²K). Der Kehrwert ist 1/3,3 und 1/0,195. Diese werden addiert (= 5,431). Daraus wird wieder der Kehrwert genommen 1/5,431 = 0,184 W / (m²K).

Normen zur Berechnung des U-Wertes

Die Berechnung des U-Wertes wird in der EN ISO 6946 beschrieben. Die Bemessungswerte zur Berechnung finden Sie in der EN 12524 und der DIN 4108-4.

Mehr über die EN ISO 6946 online nachlesen können Sie in einer Veröffentlichung des LandesEnergieVereins Steiermark mit dem Titel „Wärmeübertragung durch Bauteile (k-Wert) nach ÖNORM EN ISO 6946“ auf dem Portal der Energieagentur Steiermark: http://www.lev.at/Download/eniso6946.pdf

Weiterführende Literatur dazu:

ÖNORM im Austrian Standards – Shop: https://shop.austrian-standards.at/action/de/public/details/541944/OENORM_EN_ISO_6946_2015_06_15;jsessionid=531422671E9F73EC026F3A367D7DE6FA

ISO  und DIN bei Beuth Verlag bestellen: https://www.beuth.de/de/norm/iso-6946/276141974

Verschiedene Bauteile und deren U-Wert

• Eisen: 60,0 W / (m²K)
• Hohlziegel: 0,3 W / (m²K)
• Korkplatten: 0,04 – 0,06 W / (m²K)
• Holzfaserdämmplatten: 0,04 – 0,1 W / (m²K)
• 25 cm Ziegelwand: 0,4 W / (m²K)
• Massivholzwand: 0,4 0,4 W / (m²K)
• Vollziegel: 0,6 – 0,8 W / (m²K)
• 25 cm Stahlbetonwand: 0,9 W / (m²K)
• Holzwolleplatten: 0,09 W / (m²K)
• Aerogelmatten: 0,02 W / (m²K)
• Blähtonschüttung: 0,16 W / (m²K)
• Strohplatten: 0,1 W / (m²K)

Weiterführende Links:

Gut saniert! 2017/18 von Wohnnet: https://issuu.com/wohnnet/docs/gs_2017_blaetterkatalog

Bauherren von heute legen bei der Auswahl der Baustoffe Wert auf die Energieeffizienz, Ökologie und auf gesunde Materialien. Der Vergleich des U-Wertes verschiedener Dämmstoffe zahlt sich dabei aus. Schließlich spielt er eine nicht unwesentliche Rolle. Wer sich für energieeffiziente Dämmmaterialien entscheidet, der muss nicht auf den gesundheitlichen und ökologischen Aspekt verzichten. Heute gibt es bereits Dämmstoffe, die wirklich alle Anforderungen erfüllen.