Wie berechnet man den U-Wert?
- Einführung in den U-Wert
- Grundlagen der Berechnung
- Formel zur Berechnung
- Beispiel einer Berechnung
- Bedeutung des Ergebnisses und praktische Anwendung
Einführung in den U-Wert
Der U-Wert, auch Wärmedurchgangskoeffizient genannt, ist ein wichtiger Kennwert in der Bauphysik und beschreibt, wie viel Wärme pro Quadratmeter einer Fläche und pro Kelvin Temperaturunterschied durch ein Bauteil hindurchgeht. Er gibt somit Auskunft über die Dämmwirkung von Bauteilen wie Wänden, Fenstern oder Dächern. Ein niedriger U-Wert bedeutet eine gute Wärmedämmung, wohingegen ein hoher U-Wert auf eine schlechte Dämmung hinweist.
Grundlagen der Berechnung
Die Berechnung des U-Werts basiert auf dem Prinzip, dass verschiedene Schichten eines Bauteils Wärmewiderstände darstellen. Jeder Werkstoff und jede Schicht in einem Bauteil besitzt einen spezifischen Wärmewiderstand, der vom Materialtyp und der Schichtdicke abhängt. Der Gesamtwärmewiderstand setzt sich aus der Summe aller Einzelschicht-Widerstände inklusive der Oberflächenwärmewiderstände zusammen.
Formel zur Berechnung
Hierbei stellt Rgesamt den gesamten Wärmewiderstand des Bauteils dar. Dieser berechnet sich durch:
Wobei Ri der innenseitige Wärmeübergangswiderstand, Ra der außenseitige Wärmeübergangswiderstand und R1 bis Rn die Wärmewiderstände der einzelnen Schichten sind. Der Wärmewiderstand einer Schicht wird durch die Formel
berechnet, wobei d die Dicke der jeweiligen Schicht in Metern und λ die Wärmeleitfähigkeit des Materials in W/(m·K) ist.
Beispiel einer Berechnung
Für ein Wandbauteil mit mehreren Schichten, beispielsweise einer Putzschicht, einer Dämmschicht und einem Mauerwerk, werden zunächst alle Einzelwiderstände berechnet. Angenommen, die Putzschicht ist 0,02 Meter dick mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,7 W/(m·K), die Dämmschicht 0,1 Meter dick mit 0,04 W/(m·K) und das Mauerwerk 0,24 Meter dick mit 0,8 W/(m·K). Die einzelnen Wärmewiderstände ergeben sich aus den jeweiligen Dicken geteilt durch die Wärmeleitfähigkeit. Diese Werte werden addiert, ebenso wie die üblichen Oberflächenwiderstände innen und außen. Anschließend wird der Kehrwert des Summenwerts genommen, um den U-Wert zu erhalten.
Bedeutung des Ergebnisses und praktische Anwendung
Durch die Berechnung des U-Werts kann geplant werden, wie energieeffizient ein Gebäude ist und welche Maßnahmen zur Verbesserung der Dämmung sinnvoll sind. Häuser mit geringem U-Wert sind energieeffizienter und verursachen niedrigere Heizkosten. In der Praxis dienen U-Werte als normative Größen für gesetzliche Vorgaben im Wärmeschutz und für die Auswahl geeigneter Baustoffe und Konstruktionsweisen.