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Um Konstruktionen hinsichtlich der wärmeschutztechnisches Qualität hin zuvergleichen und zubeurteilen gibt es den sogenannten U-Wert früher auch als k-Wert bezeichnet. Er gild als Grundlage der energetischen Bewertung von Außenbauteilen. Der U-Wert auch Wärmedurchgangskoeffizient genannt stellt den Wärmestrom durch ein Bauteil dar. Der U-Wert steht für den Wärmestrom durch einen Fläche von 1m2 innerhalb einer Stunde. Der U-Wert hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Beeinflusst wird er von der Wärmeleitfähigkeit des Materials, dem Widerstand den ein Material aufgrund seiner molekularen Struktur den Wärmeströmen bietet und der Schichtdicke der jeweiligen Konstruktion

U Wert

Was genau bedeutet eigentlich der U-Wert?

Klassisch kommt der U-Wert aus der Bauphysik. Synonyme für den U-Wert sind „Wärmedurchgangskoeffizient“ oder auch „Wärmedämmwert“. Doch was verbirgt sich hinter diesen Begriffen genau?

Wenn man ein beliebiges Bauelement einer Immobilie betrachtet, also zum Beispiel eine Mauer, eine Tür, das Dach oder auch ein Fenster, dann handelt es sich technisch gesehen zunächst um einen ein- oder mehrlagigen Materialaufbau, dessen Fläche der Vergleichbarkeit halber mit 1 qm angesetzt wird. Weiterhin werden auf beiden Seiten dieses Bauelements unterschiedliche Umgebungstemperaturen angenommen. Der Normierbarkeit halber wird der Temperaturunterschied für die Berechnung des U-Wertes zwischen beiden Seiten auf 1 K (Kelvin) festgelegt.

Die nun durch das Bauelement fließende Energie bezeichnet den U-Wert. Da dieser auf eine Fläche und einen Temperaturunterschied zu beziehen ist, ist die offizielle SI-Einheit des U-Wertes W/m²K, also Watt pro Quadratmeter und Kelvin festgelegt.

Auch ohne eine konkrete Rechnung durchgeführt zu haben, lässt sich aus der Einheit des U-Wertes bereits ableiten, dass ein geringerer U-Wert offensichtlich einer höheren Wärmedämmung entspricht als ein höherer U-Wert.
Was beeinflusst den U-Wert einer Konstruktion?

Der U-Wert ist ein für das jeweilige Bauteil spezifischer Kennwert. Bestimmend sind dabei hauptsächlich Wärmeleitfähigkeit und Dicke der verwendeten Materialien. Weitere Einflüsse haben aber auch Wärmestrahlung und Wärmekonvektion an den Oberflächen.

Der U-Wert einer Gesamtkonstruktion (z.B. eine Fassadenseite) wird durch die U-Werte der einzelnen Bauelemente und deren Anteil an der Gesamtkonstruktion bestimmt. Durch Änderung der einzelnen Bauelemente (zum Beispiel kleinere oder größere Anteile von Glasflächen in einer Fassade) kann der U-Wert des Gesamtaufbaus noch angepasst werden, ohne die einzelnen Werkstoffe zu verändern.

Welche Materialien haben einen besonders niedrigen U-Wert?

Betrachtung auf Bauelement-Ebene

Vergleicht man die verschiedenen Bauelemente einer Immobilie hinsichtlich des U-Wertes, so schneiden Betonwände sehr schlecht ab. Die U-Werte für eine 25cm dicke Betonwand liegen mit 3,3 W/m²K fast acht mal höher als die einer gleich dicken Massivholzwand oder einer Wand aus hochporösem Ziegel (je ca. 0,4 W/m²K).

Auch bei den Fenstern gibt es große Unterschiede hinsichtlich des U-Wertes. Während ein normales, mit Wärmeschutzverglasung ausgestattetes Fenster einen U-Wert von 1,3 W/m²K aufweist, kommt ein Passivhaus-Fenster bereits auf 0,5-0,8 W/m²K

Betrachtung auf Material-Ebene

Spitzenreiter mit besonders niedrigem U-Wert von 0,03...0,05 W/m²K sind auf der reinen Materialebene betrachtet die üblichen Dämmstoffe wie PUR-Hartschaum, Mineralwolle oder Holzfaserdämmplatten. Ursache dafür sind die in diesen Materialien befindlichen Lufteinschlüsse, die eine gute Wärmeisolierung bewirken (man denke zur Veranschaulichung an das Zwiebelprinzip beim Kleiden an kalten Wintertagen).

Massivholzelemente stellen die nächste Gruppe dar. Nadelhölzer oder auch Spanplatten und Sparren erreichen U-Werte um 0,13 W/m²K.

Der U-Wert von Ziegeln hängt wesentlich von deren Aufbau ab. Auch hier gilt wieder, je mehr Lufteinschlüsse enthalten sind (und damit: je leichter der Ziegel bei gleichem Volumen ist), desto besser ist der zu erreichende U-Wert (ab 0,42 W/m²K).

Grundsätzlich lassen sich die U-Werte der Materialien im Bauvorhaben zwar noch anpassen, indem im Aufbau die Dicken variiert werden. Eine von vornherein U-Wert-bewusste Materialauswahl reduziert aber solche Anpassungsmaßnahmen ganz erheblich.

Wie sollte der U-Wert von Wänden, Dach, Kellerdecke und Fenstern heute sein?

Nach aktueller Energieeinsparverordnung (EnEV, Stand 2012) sind für die einzelnen Bauelemente folgende U-Werte (Referenzen) einzuhalten bzw. nicht zu überschreiten:

Fenster 1,30 W/m²K
Dach 0,20 W/m²K
Außenwand 0,28 W/m²K
Wärmebrücken 0,05 W/m²K (z.B. Fensterbänke)
Kellerwand 0,35 W/m²K
Kellerdecke/Bodenplatte 0,35 W/m²K
Außentüren 1,80 W/m²K

In den kommenden Jahren rechnet man allgemein mit einer weiteren Verschärfung dieser Grenzwerte. Doch auch ohne gesetzliche Vorgabe gilt: Besserer (geringerer) U-Wert → geringere Heizkosten.


Der U-Wert


Der U-Wert, oder auch Wärmekoeffizient, bezeichnet den Wärmedurchgang von einem Fluid (eine Flüssigkeit oder ein Gas) auf ein anderes, durch einen festen Körper. Fluide unterschiedlicher Temperaturen neigen in der Regel dazu, den Temperaturunterschied auszugleichen, indem ein Fluid Wärmeenergie an das andere abgibt. Der U-Wert wird in Wärmestrom pro Fläche des Festkörpers und Temperaturunterschied der Fluide angegeben, wobei die Wärme in Kelvin gemessen wird. Das bedeutet, er stellt die Wärmeenergie dar, die durch eine bestimmte Fläche eines Feststoffes, wie einer Wand, von einem Fluid (zum Beispiel Luft) auf ein anderes übergeht. Der U-Wert spielt speziell in der Bauphysik (hier häufig auch als k-Wert) eine wichtige Rolle, zum Beispiel für die Wärmedämmung. Zur Berechnung des U-Wertes, muss eine Messung der Temperaturen von je den beiden Fluiden und der Oberfläche des Feststoffes erfolgen.

Verschieden U-Werte für verschiedene Materialien


Verschiedene Materialien, haben verschiedene Wärmedurchangskoeffizienten. Dieser ist abgesehen von ihren Wärmeübergangskoeffizienten auch von ihrer Wärmeleitfähigkeit abhängig. Während eine Außenwand aus Porenbeton normaler Dicke recht niedrige U-Werte aufweist (unter eins), kann ein Fenster einfacher Verglasung leicht Werte über 5 W/(m²K) annehmen. Die U-Werte von Isolierglas oder doppeltverglasten Fenstern liegen demnach tiefer. Ein Haus aus reinem Porenbeton, würde dementsprechend weniger Wärmeaustausch mit Umwelt stattfinden lassen, als ein Haus aus reinem Glas.


Der U-Wert im Bauwesen


Die unterschiedlichen U-Werte unterschiedlicher Bauteile werden im Bauwesen zur optimalen Wärmedämmung von Gebäuden genutzt. Natürlich ist der Sinn davon einerseits den Bewohnern eines Gebäudes eine möglichst angenehme Temperatur zu ermöglich, aber auch der, Energie zu sparen.
Auch in Deutschland existiert eine sogenannte Energiesparverordnung, laut der der Bauherr darauf achten muss, bautechnische Standardanforderungen zu erfüllen, um die Energieeffizienz zu erhöhen. Dies bedeutet beispielsweise, die Heizkosten, schon im Bau und durch einen guten Wärmeschutz im Haus zu verhindern.
Eine gute Dämmung, die also durch Baustoffe mit hohem Wärmeübergangswiderstand, also geringem U-Wert erreicht wird, schützt vor Wärmeverlust im Haus.
Als Wärmebrücke, gilt hingegen ein Stoff, der den Wärmestrom aus dem Bau herauslenkt, also durch seinen hohen U-Wert für Wärmeverluste sorgt.

Der U-Wert und das Passivhaus


In einem Passivhaus, hat der Bauherr, dem Klima entsprechend, seine Kenntnisse über den U-Wert genutzt und Dämmstoffe optimal so eingesetzt, dass weder Wärmezufuhr, noch Wärmeabfuhr durch Heizung oder Klimaanlagen nötig werden. Ein solches Haus ist also besonders energieeffizient, da seine Wärmeleitfähigkeit zu warmen Zeiten durch Wärmebrücken nach außen hin hoch ist, es jedoch zu kälteren Zeiten durch ausreichende Dämmung ohne Heizung warm gehalten bleibt.
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