waermedurchgangskoeffizient-header-wikipedia-net4energy
hero-bg

Wärmedurchgangskoeffizient

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

23.11.2020

Letztes Update

20.05.2022

  • Wiki
  • W
  • Wärmedurchgangskoeffizient

 

Wärmedurchgangskoeffizient – Definition, Formel zur Berechnung, Tabelle mit Kennwerten

Inhalt des Wiki-Artikels

Wärmedurchgangskoeffizient – Definition und Formel zur Berechnung

Der Wärmedurchgangskoeffizient ist ein Maß für die Wärmedurchlässigkeit von Bauteilen wie Fenstern und Dämmplatten sowie von kombinierten Elementen. Er wird auch U-Wert genannt und ist eine wichtige Kenngröße im Bereich des Wärmeschutzes. Mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten wird der Wärmestromdurchgang durch ein Bauelement beschrieben, der aufgrund unterschiedlicher Temperaturen auf den beiden Bauteilseiten – innen und außen – entsteht. Der U-Wert zeigt die Wärmeleistung an, die pro Quadratmeter bei einem konstanten Temperaturunterschied von einem Grad Kelvin durch das Bauteil strömt. Gemessen wird der Wärmedurchgangskoeffizient in der Einheit Watt pro Kilometer und Kelvin:

formel-waermedurchgangskoeffizient-net4energy

Bauelemente mit einem kleinen Wärmedurchgangskoeffizienten leiten weniger Wärme als solche mit einem großen U-Wert. Die Wärmedämmeigenschaft eines Bauteils ist also umso besser, je niedriger der Wärmedurchgangskoeffizient ausfällt.1

Formel zur Berechnung des U-Werts

Für die Berechnung des U-Werts ist der Wärmedurchgangswiderstand (RT) erforderlich. Dieser ergibt sich aus der Addition aller Wärmeübergangs- und Wärmedurchlasswiderstände. Nachdem der Wärmedurchgangswiderstand ermittelt wurde, kann mit der folgenden Formel der Wärmedurchgangskoeffizient (U) bestimmt werden:

 

formel-uwert-waermedurchgangskoeffizient-net4energy

Bei einer Außenwand lassen sich mit Hilfe der Formel die U-Werte für die einzelnen Schichten berechnen: für den Innenputz, das Ziegelmauerwerk, die Dämmplätte und den Außenputz. Für die Bestimmung des Durchlasswiderstands sind die Kennwerte für die Wärmeleitfähigkeit (λ) der Baustoffe erforderlich, die sich in einschlägigen Nachschlagewerken oder auf fachlichen Onlineportalen finden. Angegeben wird die Wärmeleitfähigkeit in der Einheit (Formel). Beispielhafte Kennwerte für verschiedene Baustoffe zeigt nachstehende Tabelle:

Material Wärmeleitfähigkeit (λ) in
(Formel)
Beton (kompakt) 2,1
Dämmstoff in Hohlräumen / Ziegel mit feinen Poren z. B. 0,1
Glas 0,75
Glaswolle 0,032 bis 0,05
Holzfaserplatten 0,04 bis 0,05
Holz (massiv) 0,1 bis 0,2
Kalksandstein 0,5 bis 1,3
Kalkstein 2,2 bis 2,5
Luft 0,0262
Porenbeton z. B. 0,2
Stahl 15 bis 60
Ziegelmauerwerk 0,5 bis 1,4


Neben den Werten für das Material wird die Dicke (d) der einzelnen Schichten in der Einheit Meter für die Bestimmung des Wärmedurchlasswiderstands benötigt. Die Teilwiderstände werden jeweils mit folgender Formel berechnet:

formel-teilwiderstand-waermedurchgangskoeffizient-net4energy

Durch das Aufaddieren aller Teilwiderstände ergibt sich der gesamte Durchgangswiderstand RT, der dann in die Formel zur Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten eingesetzt werden kann.2

U-Werte für Rohre und andere gekrümmte Flächen

Mit der oben stehenden Formel kann der Wärmedurchgangskoeffizient für gerade Flächen ermittelt werden. Liegt wie bei einem Rohr eine Krümmung vor, ist die Berechnung etwas komplizierter. Der Wärmeverlust eines gedämmten Rohres wird mit Formeln berechnet, in denen der U-Wert nicht vorkommt. Näherungsweise ermittelt werden kann der Wärmedurchgangskoeffizient, wenn die Dämmschicht gegenüber dem Rohrdurchmesser dünn ausfällt.3

Wärmedurchgangskoeffizienten für Glas und Fenster

Der U-Wert für Fenster setzt sich aus den Wärmedurchgangskoeffizienten der verschiedenen Komponenten zusammen: Verglasung, Rahmen, Randverbund. Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte für Dachoberlichter, Mehrfach-Isolierglas und Vorhangfassaden finden sich in der Norm DIN 4108-4 „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden“. In der nun folgenden Tabelle sind die europäischen und deutschen Formelzeichen für die unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten zu sehen:

Komponente Europäisches Formelzeichen Deutsches Formelzeichen
Verglasung (glazing) Ug UV
Rahmen (frame) Uf UR
Randverbund Ψg ΨV
Fenster (window) Uw UF

 

Bei der Verglasung zeigt der Wärmedurchgangskoeffizient UV einen mittigen Bereich des Glases an, die Abstandhalter an den Rändern werden nicht berücksichtigt. Der Wert kann durch den Einbau einer Mehrfachverglasung, Verwendung von Edelgasen und geeignete Beschichtungen verbessert werden. Einzig auf den Fensterrahmen bezieht sich der Wärmedurchgangskoeffizient UR, während der Randverbund-Beiwert ΨV den Übergangsbereichen zwischen Glas und Rahmen zugeordnet ist. Dieser Wert kann durch den Einsatz wärmetechnisch verbesserter Abstandhalter optimiert werden. Durch Addition der Wärmedurchgangskoeffizienten für Verglasung, Rahmen und Randverbund ergibt sich der Wert Uw für das gesamte Fenster.4

Der Wärmedurchgangskoeffizient in der EnEV

In der Energieeinsparverordnung (EnEV) spielt der Wärmedurchgangskoeffizient hinsichtlich der energetischen Bewertung von Gebäuden eine Rolle. Für Altbauten fordert die EnEV einen maximalen U-Wert von 0,75 (Formel). Da für Neubauten der jährliche Primärenergiebedarf und der Transmissionswärmeverlust ermittelt werden muss, ist ein maximaler U-Wert für diese in der Energieeinsparverordnung nicht direkt festgelegt. Außenwände und Decken zu unbeheizten Dachräumen müssen einen Mindestwärmeschutz erfüllen, Anforderungen an den Wärmedurchgangskoeffizienten sind in der Norm DIN 4108–2: 2001–03 formuliert. Der U-Wert sollte so niedrig wie möglich gehalten werden, um Wärmeverluste zu vermeiden. Die Wärmeströme durch Bauelemente werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

  • Temperaturdifferenz zwischen Absorberfläche und Lufttemperaturen innen und außen
  • Dicke und Leitfähigkeit der Dämmschicht
  • Dicke/Wärmespeicherkapazität der Tragwand

Bei der Instandsetzung oder Modernisierung von Altbauten ist der Wärmedurchgangskoeffizient ein wichtiger Kennwert, der bereits zu Beginn der Planungen ermittelt und stets berücksichtigt werden sollte. Sehr hohe Wärmedurchgangskoeffizienten weisen weitgehend ungedämmte Dächer und ungedämmte Decken zu nicht ausgebauten, unbeheizten Dachräumen auf. Diese sollten deshalb neben Außenwänden und Fenstern bei der Durchführung von Wärmeschutzmaßnahmen Berücksichtigung finden. Mit nicht oder unzureichend gedämmten Dächern und Decken gehen deutliche Transmissionswärmeverluste einher. Eine optimale Wärmedämmung kann den Wärmedurchgangskoeffizienten um bis zu neun Zehntel senken und damit dazu beitragen, Energie zu sparen und Kosten zu senken. Einige Dämmmaßnahmen sind leicht umzusetzen, beispielsweise sorgt das Auslegen von ungenutzten Dachräumen mit Dämmplatten bereits für eine erhebliche Reduzierung des Wärmedurchgangskoeffizienten.5

waermedurchgangskoeffizient-hybridauto-e-book-guide-net4energy
Du möchtest mehr über Stromspeicher erfahren? Lade dir jetzt unseren Essential Guide herunter!
Jetzt downloaden