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Definition: ein Maß für die Wärmedurchlässigkeit eines Bauelements
Der Wärmedurchgangskoeffizient oder U-Wert (früher k-Wert) eines Bauelements ist ein praktisches Maß für dessen Wärmedurchlässigkeit. Er kann angegeben werden für flache Bauelemente mit einer inneren und äußeren Fläche, also z. B. für Dämmplatten und Dämmmatten, aber auch für zusammengesetzte Elemente wie Kombinationen von Platten aus verschiedenen Materialien oder auch für Fenster. Der U-Wert gibt an, welche Wärmeleistung durch das Bauelement pro Quadratmeter strömt, wenn die Außen- und Innenfläche einem konstanten Temperaturunterschied von einem Grad (1 K) ausgesetzt sind. Die Einheit des U-Werts ist W / (m2 K) (Watt pro Quadratmeter und Kelvin).
Für eine Wärmedämmung verwendet man Bauelemente mit möglichst geringem U-Wert. Die durch eine Hauswand entweichende Wärmeleistung kann man berechnen als das Produkt aus U-Wert, Fläche und Temperaturdifferenz zwischen innen und außen. Beispielsweise verliert eine gut wärmegedämmte Wand mit U = 0,15 W / (m2 K), einer Fläche von 100 m2 und einer Temperaturdifferenz von 20 K (z. B. 20 °C innen, 0 °C außen) eine Wärmeleistung von 0,15 W / (m2 K) · 100 m2 · 20 K = 300 W. Für eine ungedämmte Wand wären es unter den gleichen Umständen mehrere Kilowatt.
| Bauelement | U-Wert in W / (m2 K) |
|---|---|
| Betonwand mit 25 cm Dicke | 3,3 |
| Betonwand mit 50 cm Dicke | 1,65 |
| Wand aus hochporösen Ziegeln mit 25 cm Dicke | ca. 0,4 |
| Wand aus Massivholz, 25 cm dick | ca. 0,4 |
| Polyurethan-Hartschaumplatte, 20 cm | 0,15 |
| Standard-Fenster mit Wärmeschutzverglasung | ca. 1,3 |
| Passivhaus-Fenster | 0,5 – 0,8 |
Tabelle 1: U-Werte verschiedener Bauelemente. Bei Mauern sind jeweils die Werte ohne den Verputz angegeben. Mit Verputz werden geringfügig niedrigere Werte erreicht.
Wenn ein flaches Bauteil aus einem einzigen Material besteht, kann sein U-Wert berechnet werden, indem man die Wärmeleitfähigkeit λ durch die Dicke dividiert. Beispielsweise erreicht eine Wärmedämmplatte aus Polyurethan(PU)-Hartschaum mit λ = 0,03 W / (m K) bei einer Dicke von 0,2 m einen U-Wert von 0,15 W / (m2 K). Dies wirkt sich direkt auf die Heizleistung aus, die von der Heizungsanlage zum Halten der gewünschten Raumtemperatur benötigt wird.
Wenn mehrere Schichten miteinander kombiniert werden, z. B. eine Mauer und eine Dämmschicht, so kann der U-Wert der Kombination berechnet werden, indem man die Kehrwerte der einzelnen U-Werte addiert und davon wiederum den Kehrwert nimmt. (Der Kehrwert eines U-Werts wird auch als Wärmedurchlasswiderstand bezeichnet.)
Als Beispiel betrachte man ein 40 cm dickes Vollziegel-Mauerwerk (U = 1,2 W / (m2 K)), kombiniert mit einer 20 cm dicken Polyurethan(PU)-Hartschaumplatte wie oben (U = 0,15 W / (m2 K)). Die Kombination hat den Wert U = 1 / (1 / 1,2 + 1 / 0,15) W / (m2 K) = 0,133 W / (m2 K). Man sieht, dass dies nahe am U-Wert der Dämmplatte allein liegt; das Mauerwerk trägt zur Wärmedämmung sehr wenig bei, obwohl es doppelt so dick ist wie die Dämmplatte.
Der U-Wert eines Fensters sollte so angegeben werden, dass er für das Fenster als Ganzes gilt, d. h. für die gesamte Konstruktion einschließlich Rahmen.
Leider wird häufig in irreführender Weise nur der (niedrigere) U-Wert der Glasscheiben angegeben. Damit ist aber der Wärmeverlust durch den Fensterrahmen nicht berücksichtigt. Vor allem bei kleineren Fenstern und mehreren Flügeln oder Sprossen hat der Rahmen einen erheblichen Beitrag zum Wärmeverlust. Vergleiche von U-Werten sind natürlich nur dann sinnvoll, wenn sich beide auf das ganze Fenster beziehen; der Wert für das Glas allein interessiert für den Zweck nicht.
Moderne Fenster mit Dreifachverglasung, Argon-Füllung und gut konstruiertem Rahmen erreichen U-Werte von deutlich unter 1 W / (m2 K).
Bei der Berechnung des Wärmeverlusts z. B. eines ganzes Gebäudes kann nicht allein mit U-Werten gearbeitet werden. Ebenfalls zu berücksichtigen sind Wärmebrücken, die u. U. erheblich zum Wärmeverlust beitragen können.
Als Beispiel betrachte man ein Warmwasserrohr, welches mit Schaumstoff gedämmt werden soll. Wenn eine solche Dämmung (wie üblich) nach der Installation des Rohrs befestigt wird, entsteht eine Nahtstelle. Wenn diese Wärmebrücke vernachlässigt wird, erhält man für den allein mit dem U-Wert des Dämmstoffs berechneten Wärmeverlust einen unrealistisch niedrigen Wert.
| [1] | U-Wert-Rechner von Dr. Ralf Plag |
Siehe auch: Wärmedämmung, Wärme, Wärmeleitfähigkeit, Wärmebrücke