U-Wert

So beschreibt der U-Wert den Wärmestrom durch die Wand

Was der U-Wert beschreibt

Der Wärmedurchgangskoeffizient ist nach dem Gebäudeforum der Deutschen Energie-Agentur eine zentrale Kenngröße im baulichen Wärmeschutz. Er beschreibt den Wärmestrom in Watt, der je Quadratmeter Bauteilfläche und je Kelvin Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft durch ein Bauteil tritt.^[1] Ein niedriger U-Wert steht für eine gute Dämmwirkung, weil weniger Wärme verloren geht.^[1]

Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie nennt den U-Wert die wichtigste Kenngröße zur Beurteilung der opaken, also nicht durchsichtigen Bauteile.^[3] Multipliziert man die Flächen aller Bauteile mit ihren U-Werten und Temperatur-Korrekturfaktoren, summiert sie und verteilt die Summe auf die Hüllfläche, ergeben sich die Transmissionswärmeverluste des ganzen Gebäudes.^[3]

Aus der Definition folgt eine einfache Rechnung: Wärmestrom gleich U-Wert mal Fläche mal Temperaturunterschied.^[1] Als Rechenbeispiel verliert eine Außenwand von 10 Quadratmetern mit einem U-Wert von 0,24 W/(m²·K) bei 20 Kelvin Unterschied 48 Watt.^[1] Hat dieselbe Wand einen U-Wert von 1,61 W/(m²·K), sind es rund 322 Watt.^[1] Wie gut eine Außendämmung gegen Schimmel wirkt, hängt darum auch davon ab, wie stark sie die Innenseite der Wand erwärmt.

Den U-Wert berechnen: Formel und Wärmeübergang

Grundlage der Berechnung ist die Wärmeleitfähigkeit λ der Baustoffe. Der Wärmedurchlasswiderstand einer Schicht ergibt sich aus ihrer Dicke d geteilt durch λ, also R = d / λ.^[1] Den gesamten Widerstand RT bilden die Summe aller Schichtwiderstände und die beiden Wärmeübergangswiderstände an der Innen- und an der Außenseite, und bei homogenen Schichten ist der U-Wert der Kehrwert davon: U = 1 / RT.^[1]

Bei der Wärmeleitfähigkeit unterscheidet man den deklarierten Nennwert, den Bemessungswert und allgemeine Werte, im baurechtlichen Wärmeschutznachweis ist stets der Bemessungswert maßgeblich.^[1] Er gilt nach der Kalksandsteinindustrie für den langfristigen Gebrauchszustand und baupraktisch zu erwartende Feuchtegehalte und enthält einen Zuschlag für den praktischen Feuchtegehalt, die Alterung und gegebenenfalls Sicherheiten, Messwerte werden dagegen an fabrikfrischem, trockenem Material ermittelt.^[4] Ist eine Wand nach einem Wasserschaden durchfeuchtet, dämmt sie schlechter als berechnet, und an kalten Stellen kann eine Schimmelsanierung nötig werden.

Inhomogene Schichten, etwa Sparren und Dämmung in einer Ebene, werden über einen oberen und einen unteren Grenzwert des Widerstands berechnet, deren Mittelwert eingesetzt wird.^[1] Korrekturen nach DIN EN ISO 6946 kommen hinzu, wenn Luftspalte, Befestigungsmittel oder Niederschlag auf Umkehrdächern den U-Wert um mehr als 3 Prozent ändern.^[1]

Rechenbeispiele für Außenwände

Ein Rechenbeispiel für eine einschalige Außenwand mit 36,5 Zentimetern Mauerwerk und einer angenommenen Wärmeleitfähigkeit von 0,08 W/(m·K), ohne Putzschichten: Die Steinschicht hat einen Widerstand von 4,56 m²·K/W, mit den Übergangswiderständen 0,13 innen und 0,04 außen ergibt sich ein U-Wert von 0,21 W/(m²·K).^[1] Mit einer angenommenen Wärmeleitfähigkeit von 0,10 W/(m·K) wären es 0,26 W/(m²·K).^[1]

Ein zweites Rechenbeispiel mit angenommenen Werten: 24 Zentimeter Kalksandstein mit 0,99 W/(m·K) und 14 Zentimeter Dämmung mit 0,035 W/(m·K) ergeben zusammen einen U-Wert von rund 0,23 W/(m²·K).^[1] Fast der gesamte Widerstand liegt in der Dämmschicht, die Steinwand trägt nur 0,24 der rund 4,4 m²·K/W bei.^[1] Für eine ungedämmte Wand aus 36,5 Zentimetern Vollziegel mit einer angenommenen Wärmeleitfähigkeit von 0,81 W/(m·K), dem Wert, den der Ziegelverband für eine Verblendschale ansetzt, ergibt die Rechnung rund 1,61 W/(m²·K).^[1][3]

Für zweischaliges Mauerwerk mit 24 Zentimetern Tragschale, Kerndämmung und 11,5 Zentimetern Verblendschale gibt der Ziegelverband eine Tabelle an: Mit 12 Zentimetern Dämmung der Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m·K) liegt der U-Wert je nach Tragschale bei 0,15 bis 0,24 W/(m²·K), mit 20 Zentimetern bei 0,11 bis 0,16 W/(m²·K).^[3]

Wärmebrücken, Anker und der U-Wert-Zuschlag

Drahtanker, die die Vormauerschale halten und die Dämmschicht durchdringen, müssen nach dem Ziegelverband nur berücksichtigt werden, wenn ihr Einfluss eine bestimmte Grenze überschreitet. Der Zuschlag berechnet sich nach DIN EN ISO 6946 als ΔU = α · λf · nf · Af mit α = 6 je Meter, der Wärmeleitfähigkeit des Ankers, der Anzahl je Quadratmeter und dem Querschnitt eines Ankers, für Edelstahl kann λf = 17 W/(m·K) angesetzt werden.^[3]

Als Rechenbeispiel ergeben fünf Edelstahlanker mit 4 Millimetern Durchmesser je Quadratmeter einen Zuschlag von etwa 0,006 W/(m²·K), die Anzahl ist dabei angenommen, denn sie hängt von der Windlast ab.^[3] Das bestätigt die Einschätzung des Verbands, dass solche Anker meist nur einen sehr geringen Einfluss auf den U-Wert haben.^[3] Deutlich größer ist der Einfluss alter Einbauteile, und Schimmel am Rollladenkasten geht oft auf einen ungedämmten Kasten zurück.

Für Fenster und Fenstertüren setzt man dagegen den vom Hersteller deklarierten Wärmedurchgangskoeffizienten als Bemessungswert an, er kann gemessen, berechnet oder aus Tabellen ermittelt werden.^[1] Bei Wärmebrücken reicht der U-Wert der Fläche nicht aus. Für sie gibt es detaillierte numerische Verfahren nach DIN EN ISO 10211, die linien- und punktbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten und den Temperaturfaktor an der Innenoberfläche liefern, wichtig für den Nachweis gegen Tauwasser.^[1] Was eine Wärmebrücke an der Innenoberfläche bewirkt, erklärt der Begriff Wärmebrücke.

U-Werte im Gebäudemodernisierungsgesetz

Werden bei beheizten oder gekühlten Räumen Außenbauteile erneuert, ersetzt oder erstmals eingebaut, dürfen die betroffenen Flächen nach § 36 des Gebäudemodernisierungsgesetzes die Höchstwerte der Anlage 7 nicht überschreiten.^[5] Ausgenommen sind Änderungen, die nicht mehr als 10 Prozent der gesamten Fläche der jeweiligen Bauteilgruppe betreffen.^[5]

Für einen Sanierungsbetrieb ist Zeile 1b wichtig: Auch die Erneuerung des Außenputzes einer bestehenden Wand zählt zu den Maßnahmen, für die der Höchstwert gilt.^[5] Muss nach einem Schaden mehr als ein Zehntel der Außenwandfläche neu verputzt oder bekleidet werden, ist deshalb zu klären, ob die Wand dabei gedämmt werden muss.^[5] Für Zeile 1b gilt der Höchstwert nicht, wenn die Außenwand nach dem 31.12.1983 unter Einhaltung energiesparrechtlicher Vorschriften errichtet oder erneuert worden ist.^[5] Ist die Dämmschichtdicke aus technischen Gründen begrenzt, gilt die Anforderung als erfüllt, wenn die nach den anerkannten Regeln der Technik höchstmögliche Dicke mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(m·K) eingebaut wird, bei eingeblasenen Dämmstoffen und Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen genügen 0,045 W/(m·K).^[5]

Feuchte Wände dämmen schlechter

Hohe Wassergehalte beeinträchtigen nach dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik die Dämmwirkung einer Wand. In Mauerwerk aus hochdämmenden Steinen können hohe Anfangsbaufeuchten auftreten, und unter Umständen wird der geplante U-Wert erst nach einigen Jahren erreicht.^[2] Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit berücksichtigt nur den praktischen Feuchtegehalt im Gebrauch.^[4] Eine Wand nach einem Rohrbruch oder einem Hochwasser enthält weit mehr Wasser.

Bei einem Wasserschaden an einer Außenwand oder an einer Dämmschicht messen wir deshalb nicht nur, ob die Oberfläche trocken ist, und trocknen bis zu den Werten der unbeschädigten Bereiche. Durchnässte Dämmstoffe, die ihre Struktur verloren haben, tauschen wir aus. Werden dabei Außenbauteile in größerem Umfang erneuert, weisen wir auf die Anforderungen an den U-Wert hin, damit die Wiederherstellung den geltenden Vorgaben entspricht.