U-Wert-Berechnung – die Grundlage der Planung jeder Wärmedämmung

Was sagt die U-Wert-Berechnung aus?

Die U-Wert-Berechnung dient dazu, den sogenannten Wärmedurchgangskoeffizienten zu bestimmen. Diese Kennziffer gibt bei Gebäuden an, wie gross der Wärmestrom ist, der durch ein Bauteil gelangt. Der Wert ist in anderen technischen Fachrichtungen auch als K-Wert bekannt, am Bau hat sich jedoch die Bezeichnung U-Wert durchgesetzt. Beide Begriffe sind von griechischen Formelzeichen abgeleitet. Der wichtigste Bestandteil der U-Wert-Berechnung in der Bautechnik ist der Wert der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Baustoffs, den der griechische Buchstabe Lambda in den Berechnungsformeln ausdrückt. Für die Wärmeleitfähigkeit gilt die Formel

• Lambda = W/m2 * K

Dabei steht K für (Grad) Kelvin. Diesen konstanten Wert findest du als Herstellerangabe in der Dokumentation jedes Wärmedämmproduktes, wenn nicht bereits der U-Wert angegeben ist. Die U-Wert-Berechnung setzt nun den spezifischen Lambda-Wert in Bezug zur Materialstärke, denn die Angabe gilt immer für einen ganzen Meter. Die Formel für die U-Wert-Berechnung lautet also einfach

• Lambda / Dicke

Wozu dient eine Wärmedämmung überhaupt?

An den äusseren Wänden von Gebäuden treten naturgemäss Temperaturdifferenzen zur Innentemperatur auf. Im Norden Europas sind sie im Sommer geringer und Winter grösser. Sind die Temperaturunterschiede besonders gross, kommt es auf der wärmeren Seite der Wand zur Bildung von Kondenswasser. Das Wasser, das sich bei niedriger Aussentemperatur an der Innenseite der Aussenwand niederschlägt, durchfeuchtet auf Dauer die Wand. Hier entstehen ideale Lebensbedingungen für alle Arten von Schimmelpilzen, die die Bausubstanz und die Gesundheit der Hausbewohner gefährden. Um diesen Effekt zu verhindern, benötigen beheizte Gebäude grundsätzlich eine Wärmedämmung an der Gebäudehülle. Hinzu kommt, dass eine Dämmschicht, die den Wärmestrom aufhält, auch dafür sorgt, dass weniger Wärme aus dem Haus verloren geht. Das führt zu Einsparungen bei der Energie, den Kosten und den Abgasen, die das Heizen verursacht. Heute sind Massnahmen zur Vermeidung von Wärmeverlusten nötiger als jemals zuvor. Wärmedämmungen stehen deshalb überwiegend damit im Zusammenhang und die durch den Wärmeschutz verhinderte Tauwasserbildung erscheint eher als Nebenwirkung.

Wovon hängt die Dämmfähigkeit einzelner Baustoffe ab?

Die Dämmfähigkeit ist die Umkehrung der Wärmeleitfähigkeit, nämlich der Wärmedurchlasswiderstand. Ein Dämmstoff soll selbstverständlich eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit haben. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine material- und produktspezifische Eigenschaft, genau wie die elektrische Leitfähigkeit auch. Baustoffe mit hoher Dämmfähigkeit zeichnen sich hauptsächlich durch zwei Eigenschaften aus: Sie enthalten keine Feuchtigkeit und nehmen sie im Idealfall auch nicht auf. Ausserdem enthalten sie kleine Lufteinschlüsse. Wasser verfügt über eine sehr niedrige Dämmfähigkeit, bei isolierter Luft ist exakt das Gegenteil der Fall. Deswegen arbeiten Wärmedämmstoffe und -systeme überwiegend mit einer Form von Lufteinschlüssen – zum Beispiel zwischen den einzelnen Schichten einer Mehrfachverglasung bei Fenstern, in den Hohlräumen im Inneren von Gasbetonsteinen oder den Kügelchen in Polystyrolplatten.

Warum ist ein Wärmeschutz gesetzlich vorgeschrieben?

In der Schweiz gilt bundesweit die Energieeinsparverordnung (EnEV). Im Zuge der weltweiten Bemühungen um Energieeinsparung und Klimaschutz haben alle Länder Europas energetische Standards für ihre Gebäude formuliert und darin bestimmte U-Werte als Grenzen festgelegt. Diese Werte gilt es nun bei Neubauten und Sanierungen zu erreichen, sodass immer eine U-Wert-Berechnung erforderlich ist. Der Nachweis über die eingesetzten Materialien und den dadurch erzielten Wärmeschutz ist Bestandteil der Antragsunterlagen, sobald eine Baubewilligung nötig oder eine öffentliche Förderung möglich ist.

Welche Materialien eignen sich als Wärmedämmung?

Der U-Wert eines Baustoffes ist umso niedriger, je besser er als Wärmedämmung funktioniert. Um sich als Dämmmaterial zu qualifizieren, sind ausser einem niedrigen U-Wert aber weitere Eigenschaften erforderlich. Das Gewicht ist sehr wichtig, denn schwere Dämmstoffe können zum Beispiel einen Dachstuhl überlasten. Bewährt haben sich vor allem folgende Dämmungen:

• Polystyrolplatten
• Holzfaserplatten
• Schüttungen als innenliegende Dämmungen
• Zweischalige Wände
• Mineralfaser- und Holzwolle innen

Wie ist die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffs definiert?

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials bezeichnet der griechische Buchstabe Lambda. Diese Grösse gibt an, welcher Wärmefluss innerhalb des Stoffes stattfindet. Natürlich hängt das in der Realität immer davon ab, welche Temperaturen auf beiden Seiten der Schicht herrschen und welche Stärke sie hat. Deshalb beziehen sich sämtliche Angaben auf ein theoretisches Modell. Diese Bedingungen treffen zwar in der Realität fast nie zu, sind aber nützlich, um verschiedene Materialien miteinander zu vergleichen. Der theoretische Wert für die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes bleibt deshalb konstant. Die Angabe des Lambdawertes stellt dar, wie viel Wärme ein Würfel des Materials mit einem Meter Kantenlänge in einer Sekunde transportiert, wenn auf beiden Seiten ein Temperaturdifferenz von einem Grad herrscht. Diese spezifische Wärmeleitfähigkeit jedes Stoffes beziffert die oben angeführte Einheit: Watt pro Quadratmeter mal Grad Kelvin. Praktische Bedingungen wie beispielsweise der Umstand, dass Feuchtigkeit die Wärmeleitfähigkeit der meisten Stoffe erhöht, bleiben bei der Messung des Lambdawertes unbeachtet. Übrigens: Die Qualität eines Dämmstoffes ist umso höher, je niedriger sein Lamda-Wert ist.

Wieso ist die U-Wert-Berechnung einzelner Bauteile so kompliziert?

Die in der Theorie leicht verständliche U-Wert-Berechnung für ein bestimmtes Material in gleichbleibender Schichtdicke auf einer Fläche ist leider in der Praxis am Bau eine seltene Ausnahme. Die U-Wert-Berechnung für ein ganzes Haus besteht aus einer Vielzahl einzelner U-Werte, die für jedes Bauteil einzeln zu ermitteln sind. Fenster, Decken, Wände, Türen und das Dach erfordern jeweils einzelne U-Wert-Berechnungen. Diese Aufgabe ist zwar umfangreich, aber noch nicht sehr schwierig. Wirklich anspruchsvoll ist die U-Wert-Berechnung aber dann, wenn einzelne Bauteile keine homogene Struktur aufweisen. Zum Beispiel sprengt die Berechnung einer hinterlüfteten Fassade auf einer Unterkonstruktion vor einer Wand, die von Ständerwerk durchzogen ist, den Rahmen dessen, was die meisten Bauherren selbst ausrechnen könnten. Profis nehmen hier spezielle Computerprogramme und Vergleichswerte aus Tabellen und Katalogen zu Hilfe.