Selbst der größte Physiklaie muss sich heute mit dem U-Wert beschäftigen, wenn er sein Haus energetisch sanieren oder neu bauen will. Als der U-Wert noch k-Wert hieß, nahm man es mit dem Wärmeschutz noch nicht so ernst bzw. die Anforderungen waren einfach noch nicht so hoch. Die Folge sind unzählige sanierungsbedürftige Häuser, bei denen jede Menge Energie verloren geht.

U-Wert berechnen

Mit einfachen Formeln kann jeder Laie den U-Wert selbst überschlägig berechnen (Foto: KfW-Bildarchiv / Thomas Klewar)

Definition U-Wert

Der U-Wert die wichtigste Kenngröße beim Wärmeschutz. Je niedriger der Wert, desto weniger Wärme geht durch Außenwand, Außentür oder Fenster verloren. Etwas vereinfacht gibt der U-Wert die Wärmemenge an, die durch 100 Quadratmeter Bauteilfläche in einer Stunde transportiert wird. Gleichzeitig muss zwischen drinnen und draußen ein Temperaturunterschied von 10 Grad bestehen.

Auch wenn das theoretische Annahmen sind, lässt sich daraus folgern, dass Bauteile entweder besonders dick sein müssen oder Wärme besonders schlecht leiten dürfen, um einen guten (also niedrigen) U-Wert zu besitzen. Da dicke Wände allenfalls bei alten Schlössern zu finden und sie zudem recht unwirtschaftlich sind, wird alle Anstrengung darauf gesetzt, die Bauteile besonders schlecht leitend zu machen.

Das funktioniert am besten mit Dämmstoffen, die ganz schlechte Wärmeleiter sind. Die Wärme bleibt also im Gebäude, so dass weniger Energie benötigt wird. Die Geschichte des U-Werts ist daher ganz eng mit der Geschichte der Wärmedämmung verknüpft. Das wird nicht von allen positiv gesehen, die lieber auf die Komponente „Masse“ wie bei den alten Schlössern und Burgen setzen würden.

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Bei der U-Wert-Berechnung kommt es ganz wesentlich auf die Dämmstoffdicke an (Foto: KfW-Bildarchiv / photothek.net)

U-Wert von Wänden

Eine 24 cm dicke Wand aus Hochlochziegeln besitzt einen U-Wert von 1,32 W/(m²K). Das ist aus heutiger Sicht viel zu viel, denn die aktuelle Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) fordert bei Neubauten einen U-Wert von 0,28 W/(m²K). Soll ein Haus modernisiert werden, muss der U-Wert noch geringer sein, nämlich 0,24 W/(m²K). Bei einem Haus mit Passivhaus-Standard dürfen die Außenwände sogar einen Wert von 0,15 W/(m²K) nicht überschreiten. Mit einer 24 cm dicken Außenwand aus herkömmlichen Hochlochziegeln kommt man heutzutage also energietechnisch betrachtet nicht besonders weit.

Ohne Dämmung geht fast nichts mehr

Um die geforderten Werte zu erreichen, braucht das Haus daher einen Pelzmantel aus Dämmstoffen. Wie dick der Pelzmantel sein muss, hängt u.a. vom verwendeten Dämmstoff ab. Je schlechter er leitet, desto dünner kann die Dämmstoff sein. In der Praxis wird dies über die sogenannte Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) angegeben. In unserem Beispiel haben wir uns für einen Dämmstoff der WLG 032 entschieden. Dieser ist besser als ein Dämmstoff mit WLG 045 aber schlechter als einer mit WLG 028.

Wird ein Dämmstoff der WLG 032 verwendet, braucht obige Wand aus Hochlochziegeln noch eine Dämmschicht von 9 cm, um den EnEV-Anforderungen an einen Neubau gerecht zu werden. Bei der Berechnung wurde bereits eine Putzschicht außen und innen mit berücksichtigt. Bereits mit einer Dämmschicht von 11 cm ist man bei der Sanierung eines Gebäudes dabei, wenn die EnEV 2009 berücksichtigt wird.

Soll es eine Passivhauswand werden, braucht es eine Dämmschicht von 19 cm. Solch eine Wand ist bereits über 40 cm dick. Bei einem Fertighaus lassen sich dünnere Wände realisieren, was vor allem daran liegt, dass hier die Wände fast durchgängig aus Dämmung bestehen. Nur unterbrochen von einem Traggerüst aus Holz.

U-Wert von Fenster und Türen

Doch ein Haus besteht nicht nur aus Außenwänden, es braucht natürlich auch Fenster und Türen. Und die stellen häufig eine Schwachstelle – weil Wärmebrücke – dar. Bei einem Neubau und auch bei der Sanierung müssen daher moderne Wärmeschutzfenster zum Einsatz kommen, damit die ganze Wärme drinnen bleibt und nicht durch die Fenster nach draußen verschwindet. Die EnEV verlangt bei Fenstern einen U-Wert von 1,30 W/(m²K). Dies ist mit den Wärmeschutzfenstern kein Problem, die sogar Werte von 0,80 W/(m²K) und darunter erreichen. Solche Fenster werden bevorzugt bei Passivhäusern verwendet.

Die Anforderungen der EnEV 2009 an die verschiedenen Gebäudeteile können den folgenden Tabellen entnommen werden:

Referenzwerte für Neubauten gemäß EnEV 2009

Bauteil

Wohngebäude

Nichtwohngebäude

U in W/(m2K)

U in W/(m2K)

Außenwand gegen Außenluft

0,28

0,28

Außenwand gegen Erdreich

0,35

0,35

Dach, oberste Geschossdecke

0,20

0,20

Fenster, Fenstertüren

1,30

1,30

Dachflächenfenster

1,40

1,40

Lichtkuppeln

2,70

2,70

Außentüren

1,80

1,80

Vorhangfassade

1,40

Glasdächer

2,70

Lichtbänder

2,40

Höchstwerte im Sanierungsfall gemäß EnEV

Bauteil

ENEV 2007

ENEV 2009

U in W/(m2K)

U in W/(m2K)

Außenwände

0,35

0,24

Dach, oberste Decke

0,30

0,24

Fenster, Fenstertüren

1,70

1,30

Verglasungen

1,50

1,10

Dachflächenfenster

1,40

Vorhangfassaden

1,90

1,50

Glasdächer

2,00

 

So lässt sich der U-Wert überschlägig berechnen

Bisher haben wir viel über den U-Wert an sich erfahren, wie er berechnet wird, soll im Folgenden angegeben werden. Bauingenieurstudenten sollten aber besser in ihre Lehrbücher schauen, denn es handelt sich dabei um eine vereinfachte Berechnungsweise.

Die Wärmeleitfähigkeit ist einer der wichtigsten Begriffe im Zusammenhang mit der Wärmedämmung. Es handelt sich dabei um eine dickenunabhängige Stoffeigenschaft und darf daher nicht mit dem U-Wert gleichgesetzt werden, bei dessen Berechnung die Dicke durchaus eine große Rolle spielt.

Physikalisch betrachtet gibt die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes an, welche Wärmemenge (in kWh) durch eine Fläche von 100 Quadratmetern und einem Meter Dicke pro Stunde transportiert wird. Hierbei muss zwischen drinnen und draußen ein Temperaturunterschied von 10 Grad Celsius bestehen.

Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes, desto besser dämmt er. Hier kommt die oben bereits erwähnte Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) der Dämmstoffe ins Spiel. Hat ein Dämmstoff beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von 0,030, gehört er der WLG 030 an.

Wie der Wärmedurchlasswiderstand in die Berechnung einfließt

Der Wärmedurchlasswiderstand ist eine weitere wichtige Kenngröße zur Berechnung der Wärmedurchlässigkeit (U-Wert) eines Bauteils. Der Wärmedurchlasswiderstand gibt den Widerstand einer Bauteilschicht gegen das Durchströmen von Wärme an. Zur Berechnung braucht man die Dicke der jeweiligen Schicht in Metern und die Wärmeleitfähigkeit des Baustoffes.

Der Wärmedurchlasswiderstand ergibt sich dann aus der Division der Dicke durch die Wärmeleitfähigkeit. Besteht ein Bauwerk aus mehreren Schichten, muss für jede Schicht der Widerstand berechnet werden. Addiert man anschließend alle Werte, ergibt sich der Wärmedurchlasswert bzw. Wärmedämmwert des Bauteils.

Um die Wärmedurchlässigkeit (U-Wert) eines Bauteils berechnen zu können, benötigt man auch noch den Dämmwert der einzelnen Schichten. Im Fachjargon nennt man diesen Wärmedämmwert Wärmedurchlasswiderstand. Damit wird der Widerstand einer Schicht gegen das Durchströmen von Wärme angegeben. Zu seiner Ermittlung ist die Dicke der betreffenden Schicht (in Meter) durch die stoffbezogene Wärmeleitfähigkeit zu dividieren.

Den Wärmedämmwert bei mehreren Bauteilschichten ermitteln

Bei mehrschichtigen Bauteilen ist für jede Schicht nach diesem Rechenverfahren der Einzelwert festzustellen. Die Summe aller Einzelwerte ergibt dann den Wärmedurchlasswert bzw. Wärmedämmwert für das gesamte Bauteil. Je größer der Widerstand, desto besser ist die Wärmedämmung. Der Kehrwert des Gesamtwiderstandes ergibt dann den U-Wert.

Zum Gesamtwiderstand gehören auch die ruhenden Luftschichten, die ebenfalls einen Dämmwert besitzen. Bei ruhenden Luftschichten bis 60 Grad Neigung beträgt der Widerstand 0,16, bei größeren Neigungen 0,18. Diese Werte müssen bei der Berechnung des Gesamtwiderstands berücksichtigt werden.

Verkompliziert wird die Berechnung des U-Werts durch eine unterbrochene Wärmedämmung, wie man sie zum Beispiel bei der Zwischensparrendämmung vorfindet. Die Holzbalken haben natürlich einen anderen Dämmwert als die Dämmung und werden nur in der Dicke der seitlich anliegenden Wärmedämmung berücksichtigt. Unberücksichtigt bleiben hingegen Dampfsperren und andere Abdichtungsbahnen.

U-Wert-Rechner

Wer sich nicht mit Formeln beschäftigen möchte, dem sei der tolle U-Wert-Rechner von Dr. Ralf Plag zu empfehlen. Dort müssen einfach die verschiedenen Bauteilschichten und ihre Stärken eingegeben werden und am Ende wird der U-Wert ausgespuckt. Für den einfachen Hausgebrauch ist der Rechner kostenlos, wer umfangreiche Berechnungen durchführen möchte, kann für wenig Geld Zusatzoptionen dazubuchen.

Hier geht es zum U-Wert-Rechner.