U-Wert berechnen: So berechnet man den U-Wert

In Verbindung mit Wärmedämm-Maßnahmen und –Materialien wird häufig der Begriff „U-Wert“ gebraucht. Dabei handelt es sich um den Wärmedurchgangskoeffizienten von Bauelementen, der früher als k-Wert angegeben wurde und der die Wärmedurchlässigkeit von Bauteilen bezeichnet. Der U-Wert kann ebenso für flächenförmige Bauelemente mit einer Innen- und einer Außenfläche wie auch für zusammengesetzte Elemente mit aus verschiedenen Materialien bestehenden Schichten angegeben werden.

Definitionsgemäß gibt er die Wärmeleistung an, die pro Quadratmeter eines Bauelements strömt, wenn der Temperaturunterschied zwischen warmer und kalter Seite, also normalerweise zwischen innen und außen, konstant ein Grad beziehungsweise ein Kelvin beträgt.

Der U-Wert – Wärmeverlust des Hauses

Je besser die Wärmeisolation eines Bauteils ist, desto geringer ist also sein U-Wert. Diesen Wert verwendet man, um beispielsweise den Wärmeverlust zu berechnen, der aufgrund einer gegebenen Temperaturdifferenz bei bestimmten Außenwand- und Dachkonstruktionen entsteht. Die durch eine Außenwand entweichende Wärmemenge ergibt sich aus dem Produkt des U-Wertes, der Fläche und dem Temperaturunterschied zwischen innen und außen.

[box]Bei einer gut gedämmten Wand beispielsweise mit einem U-Wert von 0,15 W / (m²K) einer Temperaturdifferenz von 20 K und einer Fläche von 100 Quadratmetern ergibt sich: 0,15 W / (m²K) x 20 K x 100 m² = 300 W.[/box]

Bei einer schlecht oder ungedämmten Wand kann dieser Wert entsprechend mehrere Kilowatt betragen.

 So wird der U-Wert berechnet

Wie berechnet man aber nun den U-Wert eines Bauteils?

Maßgeblicher Faktor ist die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien. Am einfachsten ist die Berechnung bei homogenen Bauteilen, die also nur aus einem einzigen Material bestehen: Man dividiert die Wärmeleitfähigkeit λ durch die Schichtdicke. Ein Dämmstoff, gleich ob in Form von Matten oder Platten oder als Schüttung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,03 W /mK) und einer Dicke von 20 Zentimetern, besitzt demnach einen U-Wert von 0,15 W / (m²K).

Zum Vergleich: Der U-Wert einer ungedämmten, 25 Zentimeter starken Betonwand beträgt 3,3 W / (m²K).

Auch mehrschichtige Bauteile können durchgerechnet werden

Etwas komplizierter wird es bei der Ermittlung des U-Wertes von mehrschichtigen Bauteilen. In diesem Fall berechnet man die U-Werte der einzelnen Schichten, nimmt davon jeweils den Kehrwert, addiert die Kehrwerte und nimmt von der Summe wiederum den Kehrwert.

Zum Beispiel berechnet man den U-Wert einer 40 Zentimeter starken Mauerwerkswand aus Vollziegeln, deren U-Wert 1,2 W / (m²K) beträgt in Kombination mit einer 20 Zentimeter starken Dämmung mit einem U-Wert von 0,15 W / (m²K) wie folgt: 1 / (1/1,2 + 1/0,15) W / (m²K) = 0,133 W / (m²K).

Dieses Beispiel veranschaulicht deutlich, dass der Wert der gesamten Konstruktion nahe beim Wert der Dämmung alleine liegt; obwohl das Mauerwerk doppelt so dick ist wie die Dämmplatte, trägt es zur Wärmedämmung nur wenig bei.

Der U-Wert bei Fenstern

Bei Fenstern wird von den Herstellern häufig nur der vergleichsweise niedrige Wert der Verglasung angegeben. Dies ist jedoch irreführend, denn für den Wärmeverlust ist nicht der U-Wert der Glasscheiben, sondern derjenige der gesamten Konstruktion maßgebend. Bei kleineren, mehrflügeligen Fenstern oder Sprossenfenstern hat der Rahmen einen erheblichen Anteil an der Gesamtfläche und somit auch am Wärmeverlust.

Zu Vergleichszwecken ist nur der U-Wert der gesamten Fensterkonstruktion sinnvoll. Moderne Fenster mit Dreifachverglasung und guter Rahmenkonstruktion können U-Werte erreichen, die deutlich unter 1,0 W / (m²K) liegen. Um den Wärmeverlust eines Gebäudes realistisch einzuschätzen, sind darüber hinaus Wärmebrücken zu berücksichtigen, die bei der Betrachtung der U-Werte alleine nicht erfasst werden.