U-Wert: Kenn­zahl für die Wär­me­däm­mung

Der U-Wert (früher k-Wert) gibt an, wie hoch der Wärmedurchgang durch einen festen Körper ist. Mit diesem Wärmedurchgangs- oder Wärmedämmwert wird ausgedrückt, wie viel Energie pro Grad Temperaturunterschied über eine Fläche von einem Quadratmeter des betreffenden Bauteils entweicht.

Anders ausgedrückt: Welche Energiemenge pro Zeiteinheit wird benötigt, damit ein Temperaturunterschied von einem Kelvin bestehen bleibt. Bestimmt wird der U-Wert hauptsächlich durch die Dicke und die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien. Darüber hinaus haben aber auch die Konvektionen und Wärmestrahlung an den Oberflächen einen entscheidenden Einfluss auf den U-Wert. Grundsätzlich gilt: Je geringer der U-Wert, desto besser ist die Dämmung, da weniger Wärme durch den betroffenen Stoff geleitet wird. Angegeben wird der U-Wert in Watt pro Quadratmeter mal Kelvin bzw. W/m²K.

1. Bedeutung des U-Wertes für den Wärmeschutz

2. Ug-Wert: Wärmedurchgangskoeffizient von Fensterscheiben

3. Wie wird der U-Wert berechnet?

4. Wie kann der U-Wert gemessen werden?

5. Wie genau ist die Wärmebildkamera?

6. U-Wert: Wie funktionieren multiple Temperaturmessungen?

7. Wärmeflussmethode genau bei der U-Wert-Bestimmung?

8. Was sind typische U-Werte für Bauteile?

9. Welche Normen sind für den U-Wert relevant?

Am 10. Oktober 2009 ist in Deutschland die Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft getreten. Demnach dürfen sowohl der Jahresprimärenergiebedarf als auch der spezifische Transmissionswärmeverlust für Neubauten gewisse Grenzwerte nicht überschreiten.

Mit dem Transmissionswärmeverlust wird eine Verlustleistung bezeichnet, die bei beheizten Häusern durch Energieabgabe nach außen entsteht.

Zu den Teilen der Hüllfläche eines beheizten Gebäudes, die Wärme nach außen abgeben können, zählen:

• Außenwände,
• Dach,
• die oberste Geschossebene gegen unbeheizte Zimmer,
• die Kellerdecke gegen unbeheizte Kellerräume,
• die Geschossdecke gegen Außenluft nach unten (etwa bei Durchfahrten)
• sowie Wände zu weiteren beheizten oder unbeheizten Gebäuden.

Dabei hängt der Transmissionsverlust eines Bauteils der Hüllfläche vom U-Wert des Elements und dessen Fläche ab.

Dieser Transmissionswärmeverlust wird wiederum zur Ermittlung des Primärenergiebedarfs herangezogen. Darüber hinaus sieht die novellierte EnEV vor, dass Bauteile, die in Bestandsbauten ausgetauscht oder erneuert werden, bestimmte U-Werte nicht überschreiten dürfen.

Grundsätzlich werden bei Fenstern drei verschiedene U-Werte unterschieden. Der Wärmedämmwert für das gesamte Fenster ist der Uw-Wert (w für engl. window). In die Berechnung des Gesamtwertes fließen unter anderem der Ug-Wert, also der U-Wert der Verglasung (g für engl. glazing), und der Uf-Wert, der U-Wert des Rahmens (f für engl. frame). Darüber hinaus wird der Uw-Wert durch den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten und die Fenstergröße bestimmt. Der Wärmedämmwert der Fensterscheiben, also der Ug-Wert, ist abhängig von der Anzahl der Scheiben, dem Abstand der Scheiben und der Art der Gasfüllung zwischen den Scheiben.

Der U-Wert wird über Formeln berechnet. Für den öffentlich-rechtlichen Nachweis des Wertes im Bauwesen fußt die Berechnung auf den Schritten gemäß EN ISO 6946. Die dafür erforderlichen Bemessungswerte sind in den Normen EN 12524 und DIN 4108-4 festgeschrieben.

Jede Ermittlung der U-Werte von Bauteilen oder Materialien erfolgt häufig einmalig durch Material- und Prüfanstalten im Auftrag der Hersteller. Dies ist für die Zulassung oder Zertifizierung der Produkte mit Blick auf die Baustoffkennwerte notwendig. Zusätzlich werden drei unterschiedliche Methoden angewendet, um unmittelbar vor Ort die Qualität einer Gebäudeisolation beurteilen zu können. Diese Methoden sind die Wärmebildkamera, multiple Temperaturmessungen und die U-Wert-Messung genannte Wärmeflussmessung.

Die Thermografie ist ein Wärmebildverfahren. Mit Wärmebildkameras wird die Wärmedämmung von Gebäuden untersucht. Sie werden auch für die Energieausweiserstellung eingesetzt. Mit Ihnen sind Strukturanalyse des Mauerwerks sowie die Feuchtigkeits-Detektion in Dächern und Wänden möglich. Das Wärmebild hilft oftmals, die Qualität einer Isolation bewerten zu können. Auf dem Bild werden beispielsweise Wärmebrücken und inhomogene Isolationsschichten sichtbar. Wichtig ist bei der Thermografie, dass sich mit ihr keine quantitativen Daten ermitteln lassen. Mit der Wärmebildkamera lässt sich feststellen, dass beispielsweise ein Fenster zu viel Wärme durchlässt. Aber die genauen U-Werte der Bauteile des Fensters lassen sich mit dieser Methode nicht ermitteln.

Bei der multiplen Temperaturmessung wird außen und innen am jeweiligen Bauteil die Temperatur erhoben. Mit den Werten und auf Grundlage vereinfachter Annahmen lässt sich der Wärmefluss für das Bauteil oder Gebäudeelement ermitteln. Und mit den Daten zum Wärmefluss lassen sich die U-Werte der jeweiligen Bauteile errechnen. Zwar liefert diese Methode quantitative Ergebnisse, aber durch die weitreichenden Einschränkungen des praktischen Einsatzes der Methode ist sie nur selten wirklich praktikabel.

Bei den multiplen Temperaturmessungen wird mit einem speziellen Temperaturfühler, der für die U-Wert-Bestimmung ausgelegt ist, die Temperatur an einem Bauteil ermittelt. Dabei werden die Außentemperatur (Ta) am Bauteil sowie die Innentemperatur (Ti) am Bauteil gemessen. In Verbindung mit der Oberflächentemperatur (Tw) des Bauteils im Innenbereich lassen sich die Differenzen ermitteln. Häufig werden zur Berechnung spezielle U-Wert-Messgeräte verwendet. Wenn die Rahmenbedingungen stimmen, lassen sich einigermaßen zuverlässige Messergebnisse erhalten. Wichtig ist, dass eine Temperaturdifferenz zwischen innen und außen besteht und die Bedingungen konstant sind. Sonneneinstrahlung oder Heizstrahlung im Messbereich würden die Ergebnisse maßgeblich beeinflussen.

Mit dem Wärmefluss-Sensor an der Innenwand und je einem Temperatursensor für die Innenraumlufttemperatur und einem für die Außenlufttemperatur werden die Daten in spezieller Software ermittelt und aufbereitet. Wird die Messung mit der Wärmeflussmethode zur U-Wert-Bestimmung nach den Standards durchgeführt, ist sie im Vergleich zur Wärmebildkamera oder den multiplen Temperaturmessungen am verlässlichsten. Diese Standards sind unter anderem in der ISO 9869 beschrieben. Für die optimalen Ergebnisse muss die Messdauer 72 Stunden betragen.

Für die Bauteile werden U-Werte ermittelt. Grundsätzlich lässt sich von folgender Faustregel ausgehen: Je niedriger ein U-Wert ausfällt, desto höher ist die wärmedämmende Wirkung des Bauteils. Wir haben für Sie einige Beispiele für typische U-Werte zusammengestellt.

Besonders relevant für die U-Werte von Bauteilen ist die Norm EN ISO 6946 mit der Bezeichnung „Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren“. Für den Wärmeschutz mit Blick auf die physikalischen Größen und Definitionen sowie den Stofftransport sind die EN ISO 7345 und die EN ISO 9346 wichtig. Die EN 673 befasst sich mit Glas im Bauwesen und der Bestimmung des U-Wertes (Wärmedurchgangskoeffizienten). Die EN 12524 regelt über tabellierte Bemessungswerte Baustoffe und Bauprodukte. Und als weitere exemplarische Norm, in der Vorgaben in Verbindung mit U-Werten zu finden ist, sei die EN ISO 10077-2 zum wärmetechnischen Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen erwähnt.