U-Wert berechnen – so klappt es mit dem Wärmeschutz

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.

Dämmschichten Dach
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Um den notwendigen Wärmeschutz zu erreichen, ist meist eine Dämmung notwendig, dabei darf ein bestimmter U-Wert nicht überschritten werden

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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.

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 das Gebäudeenergiesetz (GEG) 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 das GEG 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.

Welche U-Werte für Bauteile schreibt das GEG vor?

Im November 2020 ist das Gebäudeenergiegesetz (GEG) in Kraft getreten. Das GEG führt das Energieeinsparungsgesetz (EnEG), die Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) zusammen und löst diese ab. Seit dem gelten für die Sanierung von Altbauten folgende maximale U-Werte:

U-Werte für die Dachdämmung laut GEG / EnEV

BauteileU-Wert (W/(m2K)) bei Modernisierung
Außenwand (Erdreich & unbeheizte Räume)0,30
Außenwand (Außenluft)0,24
Dachdämmung / oberste Geschossdecke0,24
Fenster (Komplettersatz)1,3
Außentüren1,8

U-Werte für weitere Bauteile laut GEG / EnEV

BauteileU-Wert (W/(m2K)) bei Modernisierung
Wände und Decken gegen unbeheizten Keller, Bodenplatte0,30
Dachschrägen, Steildächer0,24
Oberste Geschossdecken0,24
 Flachdächer0,20

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 R ist eine weitere wichtige Kenngröße zur Berechnung der Wärmedurchlässigkeit (U-Wert) eines Bauteils. Es gilt schließlich folgende Formel:

U= 1/R

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 λ des Baustoffes. Der Wärmedurchlasswiderstand ergibt sich dann aus der Division der Dicke durch die Wärmeleitfähigkeit. Die Formel dazu lautet:

R = d/λ

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. Da sieht dann so aus:

R=d/λ=Rsi + d1/λ1 + d2/λ2 + dn/λn + Rse

Rsi und Rse bezeichnen die Wärmeübergangswiderstände zwischen Luft und Bauteil. Sie sind für drinnen und draußen unterschiedlich. Rsi ist der innere, Rse der äußere Wert. Nach DIN EN ISO 6946 gelten folgende Werte:

 Richtung des Wärmestroms
 AufwärtsHorizontalAbwärts
Rsi0,100,130,17
Rse0,040,040,04

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. Die dazugehörige Formel sieht so aus:

U= (U (Gefach) x Gefachbreite + U(Rippen) x Rippenbreite) / (Gefachbreite + Rippenbreite)

Beispiele für die Berechnung des U-Wert und Tabellen zu den Dämmwerten verschiedener Baumaterialien finden Sie in diesem Beitrag auf bauredakteur.de

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.

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