Heizen, kühlen und lüften mit Erneuerbaren Energien – Be ... / 4 Was ist der U-Wert?

Der U-Wert, auch Wärmedurchgangskoeffizient genannt, ist eine Kennzahl zur Beschreibung des Wärmeverlusts eines Bauteils. Er gibt an, wie viel Wärmeenergie durch ein Bauteil hindurchgeht, wenn zwischen den beiden Seiten des Bauteils eine Temperaturdifferenz von einem Grad Celsius besteht. Die Einheit des U-Werts ist W/(m² x K), also Watt pro Quadratmeter und Grad Kelvin.

Der U-Wert ist also eine Maßzahl für die Isoliereigenschaften eines Materials. Je kleiner der U-Wert, desto besser die Dämmung. In der Praxis wird der U-Wert für eine Vielzahl von Bauteilen wie Fenster, Wände, Dächer und Böden verwendet, um deren Wärmeleitfähigkeit zu bestimmen.

Zusammensetzung des U-Werts

Der U-Wert eines Bauteils wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel durch den Faktor Material.

Die Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist ein zentraler Faktor bei der Bestimmung des U-Werts und somit für die Energieeffizienz eines Gebäudes. Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt, wie gut ein Material Wärmeenergie leiten kann. Im Kontext der Gebäudeisolation möchte man Materialien mit möglichst niedriger Wärmeleitfähigkeit verwenden, um den Wärmeverlust zu minimieren.

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten. Beispielsweise leiten Metalle die Wärme besser als Holz oder Kunststoffe.

Beispiele für Wärmeleitfähigkeiten

• Metall

  Metalle wie Aluminium und Kupfer haben hohe Wärmeleitfähigkeiten. Bis zu 200 bis 400 W/(m² x K). Das macht sie für Anwendungen geeignet, in denen Wärme effizient abgeleitet werden soll, wie in Kühlkörpern oder Heizsystemen. In Bauteilen, die isolieren sollen, wären sie jedoch kontraproduktiv.

• Kunststoff

  Kunststoffe wie Polystyrol oder Polyurethan haben geringe Wärmeleitfähigkeiten. Zwischen 0,02 und 0,05 W/(m² x K), was sie zu ausgezeichneten Dämmmaterialien macht. Ökologisch allerdings bedenklich.

• Holz

  Holz hat eine Wärmeleitfähigkeit im mittleren Bereich von etwa 0,1 bis 0,2 W/(m² x K), je nach Holzart und Verarbeitung. Das macht es zu einem guten Kompromiss für Konstruktionselemente, die sowohl stabil als auch wärmedämmend sein sollen. Die Werte sind hier um ein Vielfaches besser, als bei der Steinbauweise. Zudem lässt sich hier die CO2-Bilanz gegenüber Stein gleich mal um satte 92 % absenken. Holz ist ein wunderbares Baumaterial und wird glücklicherweise auch im Neubau wieder sehr stark eingesetzt.

Praktische Implikationen

• Wanddämmung

  Die Wahl des Dämmmaterials ist entscheidend für die Energieeffizienz. Hier werden oft Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet, wie etwa Mineralwolle, Schaumstoffe oder sogar neuartige Materialien wie Aerogele. Hier ist es am besten, stets auf baubiologisch unbedenkliche, also natürliche Materialien, zu setzen.

• Fenster

  Die Rahmenmaterialien und die Art der Verglasung haben einen großen Einfluss auf den U-Wert. Kunststofffensterrahmen oder Holzrahmen sind in der Regel besser isolierend als Aluminiumrahmen, es sei denn, das Aluminium ist thermisch getrennt. Diese fallen hinsichtlich der Kosten jedoch stark ins Gewicht.

• Heiz- und Kühlsysteme

  In diesen Anwendungen werden Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, um die Wärme effizient zu transportieren.

• Materialkombinationen

  In vielen modernen Konstruktionen werden mehrere Materialien kombiniert, um optimale Eigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel kann eine Wand aus einer Kombination von Beton (für Stabilität) und Dämmmaterialien (für Isolierung) bestehen. Das wird heute in der Regel bei Gebäuden über Gebäudeklasse 3 eingesetzt.

Gebäudeklasse 3

Wenn wir von der "Gebäudeklasse 3" sprechen, bezieht sich das auf die Gebäudeklassen, wie sie in Deutschland im Baurecht definiert sind. Die Gebäudeklassen werden genutzt, um bestimmte bauliche Anforderungen für verschiedene Gebäudetypen festzulegen.

Die Gebäudeklasse 3 umfasst gemäß der Musterbauordnung (MBO) und den entsprechenden Landesbauordnungen mittelgroße Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 Metern und nicht mehr als 2 Nutzungseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 Quadratmetern. In der Praxis könnten dies z. B. Doppelhaushälften oder kleinere Mehrfamilienhäuser sein.

Die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien ist also entscheidend für die Planung energieeffizienter Gebäude und Sanierungen. Es ermöglicht eine präzise Berechnung des U-Werts und damit eine fundierte Entscheidung für oder gegen bestimmte Baustoffe und Konstruktionstechniken. Es ist aber in der Regel für die Leute wichtig, die die einzelnen Berechnungen anstellen.

Materialdicke

Die Dicke des Materials spielt eine große Rolle. Je dicker ein Material, desto geringer in der Regel der Wärmefluss durch das Material. Daher spielt die Dicke des Materials eine wichtige Rolle bei der Verringerung des Wärmeflusses und somit bei der Verbesserung der Energieeffizienz. In der Bauindustrie und insbesondere bei der Dämmung von Gebäuden ist dies ein entscheidender Faktor.

Oberflächenbeschaffenheit

Insgesamt kann die Oberflächenbeschaffenheit eine wichtige Rolle in der Energieeffizienz ...