Was ist der U-Wert und wie berechnet er sich?

Was ist der U-Wert?

Der U-Wert – oder auch Wärmedurchgangskoeffizient –  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). Die U-Wert-Berechnung setzt im einfachen Fall voraus, dass die Oberfläche des geprüften Materials bzw. der Bauteilschicht flach und eben ist. Sollte dies nicht der Fall sein, finden speziellere Formeln ihre Anwendung, die an dieser Stelle nicht thematisiert werden sollen.

Wie berechnet sich der U-Wert?

Ein Material in einer Bauschicht

• Besteht ein Bauteil aus nur einem Material und ist seine Oberfläche flach, dann kann der U-Wert berechnet werden, indem die Wärmeleitfähigkeit λ durch die Nenndicke d dividiert wird. Beispielhaft erreicht ThermoWhite BEPS WD 70 R mit seiner Wärmeleitfähigkeit von 0,042 W/(mK) bei einer Dicke von 0,2m (20cm) einen U-Wert von 0,21 W/(m² K).

Mehrere Materialien einer Bauschicht

• Ist beabsichtigt, den U-Wert einer Bauschicht zu berechnen, die aus mehreren Materialien besteht, so kann der U-Wert der Kombination berechnet werden, indem man die Kehrwerte der einzelnen U-Werte addiert und davon wiederum den Kehrwert nimmt. Beispielhaft sei eine 0,4m Betonschicht mit 0,2m (20cm) ThermoWhite als Fußbodendämmung angeführt.
  • Im ersten Schritt werden die Wärmeleitfähigkeiten der Materialien notiert und in U-Werte entsprechend der Dicke umgerechnet:
    ThermoWhite: 0,042 W/(mK)    Dicke: 0,2m    U-Wert: 0,042 W/(mK)/0,2m = 0,21 W/(m² K)
    Betonschicht: 2,1 W/(mK)   Dicke: 0,4m    U-Wert: 2,1 W/(mK)/0,4m = 5,25 W/(m² K)
  • Als nächstes werden die U-Werte addiert:
    1/0,21 W/(m² K) + 1/5,25 W/(m² K)
  • Zuletzt wird der Kehrwert der Addition gebildet. Dies ergibt dann den U-Wert der Bauteilschicht:
    U-Wert = 1/((1/0,21 W/(m² K)) + (1/5,25 W/(m² K)) = 0,2019W/(m²K)

Wie zu sehen ist, weichen der U-Wert der Bauteilschicht (0,2019W/(m²K)) und der U-Wert des Dämmmaterials (0,21 W/(m² K)) nicht sehr voneinander ab. Dies liegt daran, dass die Wärmedämmung größtenteils durch die Dämmschicht passiert, während die Betonschicht nur in kleinen Teilen dazu beiträgt.

Wärmebrücken

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. Eine Wärmebrücke (z.B. Fuge, Öffnung, nicht ausgeglichene Unebenheit) sorgt dafür, dass die Wärme deutlich schneller nach außen transportiert wird als durch die angrenzenden Bauteile (z.B. Dämmung, die nur wenig Wärme durchlässt). Viele dieser Wärmebrücken bestehen an lose aneinander verlegten Wärmedämmplatten, wie z.B. den gängigen Styropor- oder PU-Hartschaumplatten. Diese können in der Praxis nicht stoßdicht ohne Fugen verlegt werden, da Rohre und Bodenleitungen dies unmöglich machen. Der Zuschnitt von Dämmplatten wird erheblich erschwert und kostet vermehrt Zeit. Darüber hinaus wird mehr Wärme benötigt, die den schnelleren Abtransport von Wärme durch die Wärmebrücke wieder ausgleicht, was automatisch mit höheren Heizkosten einhergeht.