Wärmeschutz-Berechnung und U-Wert - für den Bauherrn verständlich gemacht

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    Ohne einen Berg von Fachbegriffen und Formeln, lässt sich moderner Wärmeschutz nicht fachgerecht durchführen. Ohne eine Ausbildung oder ein Studium im Baubereich ist dieer Fachbereich in Gänze kaum zu fassen. Wir versuchen daher, hier alles auf das Wesentliche zu reduzieren, so dass auch der Laien eine Wärmeschutzberechnung durchführen kann.

    Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchlasswiderstand, Wärmeübergangskoeffizient, Wärmedurchgangswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient sind Begriffe, die im Zusammenhang mit Wärmeschutz immer wieder auftauchen. Da kommen selbst Fachleute mit Begriffen schon einmal durcheinander! Aber keine Panik, nicht alles was Sie gerade gelesen haben, müssen Sie sich merken. Genaue Definitionen und Formeln ersparen wir uns an dieser Stelle zum größten Teil, denn diese irritieren den Laien höchstens. 

    Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient, Wärmedurchlässigkeit, U-Wert war früher der k-Wert) ist die wichtigste Kennzahl im Zusammenhang mit dem Wärmeschutz eines einzelnen Bauteils. Er gibt an, welche Wärmemenge (in kWh) durch eine Bauteilfläche von 100 m² in einer Stunde transportiert wird, wenn zwischen innen und aussen ein Temperaturunterschied von 10 Grad besteht. Je kleiner der Wert, desto besser. (Physiker und Ingenieure bitte nicht melden, wir wissen, daß die genaue Definition etwas anders lautet). 

    Damit Sie ein Gefühl für den Unterschied zwischen gut und schlecht gedämmten Bauteilen bekommen, sind in der nachfolgenden Tabelle Anhaltswerte für den U-Wert verschiedener Bauteile aufgeführt. Die unter der Rubrik "sehr gut" aufgeführten Werte sind die Werte eines Niedrigenergiehauses und damit Standard seit Gültigkeit der EnEV (Energieeinsparverordnung) Februar 2002.

    U-Wert

     

    Bauteil

    sehr schlecht

    schlecht

    mittel

    gut

    sehr gut

    Dach≥ 1,000,600,300,22≤ 0,15
    BeispielKeine oder
    maximal 4 cm
    Zwischen-
    sparren-
    dämmung
    6 bis 10 cm
    Zwischen-
    sparren-
    dämmung
    12 bis 16 cm
    Zwischen-
    sparren-
    dämmung
    oder 9 cm PUR-
    Aufsparren-
    dämmumg
    18 bis 20 cm
    Zwischen-
    sparren-
    dämmung
    oder 12 cm PUR-
    Aussparren-
    dämmung
    27 bis 30 cm
    Zwischen-
    sparren-
    dämmung
    oder 18 cm PUR-
    Aufsparren-
    dämmung
    Massivwand≥1,500,800,400,30≤ 0,20
    Beispiel24 cm
    Vollziegel-
    mauerwerk
    mit Putz
    36,5 cm
    Leichthoch-
    lochziegel-
    mauerwerk
    mit Putz
    36,5 cm
    Porenbeton 
    600 [kg/m³] 
    mit Putz,
    innen Gipsputz
    36,5 cm
    Porenbeton 
    400 [kg/m³] 
    mit Putz,
    innen Gipsputz
    36,5 cm
    Ziegelmauer-
    werk mit
    13 cm PUR-
    Dämmung
    Fenster5,203,501,801,40≤ 1,20
    BeispielEinscheiben-
    glas
    Doppel-
    verglasung
    Wärmeschutz-
    verglasung
    Moderne
    Wärmeschutz-
    verglasung
    Niedrig-
    energiehaus-
    fenster

     

    Nicht erwähnt wurden in der obigen Liste Wände von Fertighäusern, dabei haben diese sehr interessante U-Werte. Außenwände von Fertighäusern neuester Generation in Holzfachwerk- oder Holzständerbauweise kommen bei einer Dicke von nur 25 cm - 27 cm auf einen U-Wert von 0,17. Zum Vergleich: Eine mit 36,5 cm etwa doppelt so dicke Massivwand aus Ziegelmauerwerk mit zusätzlich 13 cm PUR-Dämmung kommt gerade auf einen vergleichbaren U-Wert. 
    Die Fertighaushersteller argumentieren durchaus richtig, daß bei einer Grundfläche von 9 x 12 m für ein durchschnittliches eingeschossiges Wohnhaus die Wohnfäche bei diesem Wandaufbau etwa 9 m² größer ist, als bei der Variante Massivmauerwerk plus Dämmung.

    Das sagt die Energieeinsparverordnung zum U-Wert

    Bei einem Neubau oder bei Änderungen an bestehenden Gebäuden müssen Mindestanforderungen an den U-Wert des Bauteils eingehalten werden. Eine generelle Nachrüstpflicht für Hausbesitzer gibt es nicht. Eine Ausnahme bildet die oberste Geschossdecken. Eigentümer von Wohngebäuden müssen nicht begehbare, aber zugängliche oberste Geschossdecken über beheizten Räumen so dämmen, dass der U-Wert der Geschossdecke von 0,24 W/(m²K) nicht überschritten wird. Ansonsten gelten folgende Werte

     

    Bauteile

    Referenzausführung/Wert (Maßeinheit)

    U-Wert

    Außenwand (einschließlich Einbauten, wie Rollladenkästen), Geschossdecke gegen Außenluft0,28
    Außenwand gegen Erdreich,  Bodenplatte,  Wände und  Decken  zu  unbeheizten Räumen0,35
    Dach, oberste Geschossdecke, Wände zu Abseiten0,20
    Fenster, Fenstertüren1,3
    Dachflächenfenster1,4
    Lichtkuppeln2,7
    Außentüren1,8

     

    Berechnung des U-Werts

    Der wichtigste Begriff im Zusammenhang mit der Wärmedämmung ist die Wärmeleitfähigkeit. Diese ist eine dickeunabhängige Stoffeigenschaft, und nicht zu verwechseln mit dem U-Wert. Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes gibt an, welche Wärmemenge (in kWh) durch eine Baustoffläche von 100 m² und 1 m Dicke in einer Stunde transportiert wird, wenn zwischen innen und außen ein Temperaturunterschied von 10 Grad besteht. Wie beim U-Wert gilt: je kleiner der Wert, desto besser. 

    In Deutschland werden die Dämmstoffe in Abhängigkeit von Ihrer Wärmeleitfähigkeit in eine "Wärmeleitfähigkeitsgruppe" (Wärmeleitgruppe, WLG) eingestuft. Diese Gruppe entspricht den Nachkommastellen der Wärmeleitfähigkeit. Beispiel: Dämmung mit der Wärmeleitfähigkeit 0,030 hat die Wärmeleitfähigkeitsgruppe WLG 030. 

    Um die Wärmedurchlässigkeit (U-Wert) eines Bauteils berechnen zu können, benötigt man auch noch den Dämmwert der einzelnen Schichten. Im Fachjargon nennt man diesen WärmedämmwertWärmedurchlaßwiderstand. Damit wird der Widerstand einer Schicht gegen das Durchströmen von Wärme angegeben. Zu seiner Ermittlung ist die Dicke der betreffenden Schicht (in Meter) durch die stoffbezogene Wärmeleitfähigkeit zu dividieren. 
    Bei mehrschichtigen Bauteilen ist für jede Schicht nach diesem Rechenverfahren der Einzelwert festzustellen. Die Summe aller Einzelwerte ergibt dann den Wärmedurchlaßwert bzw. Wärmedämmwert für das gesamte Bauteil. Je größer der Widerstand, desto besser ist die Wärmedämmung. 

    Auch ruhende Luftschichten (keine strömende Hinterlüftungen) haben in Abhängigkeit von Dicke und Neigung einen bestimmten Dämmwert. Dieser Widerstand beträgt bei ruhenden Luftschichten bis 60 Grad Neigung 0,16. Ist die Schicht mehr als 60 Grad geneigt 0,18. Diese Werte müssen bei der Berechnung des Gesamtwiderstand berücksichtigt werden.

    waerme.jpg

    Komplizierter wird die Berechnung des U-Werts, wenn bei Bauteilen die Wärmedämmung unterbrochen ist. Bei Dächern z.B. bei der Zwischensparrendämmung ist dies der Fall. Hier müssen zwei Bereiche untersucht werden. Zum einen das Gefach, wo die Wärmedämmung liegt und zum anderen die Rippe, welche die Wärmedämmung unterbricht. Die Rippen (also der Sparren oder der Balken) werden nur in der Dicke der seitlich anliegenden Wärmedämmung berücksichtigt. Dampfsperren und Abdichtungsbahnen werden bei der Wärmeschutzberechnung nicht berücksichtigt. 

    Folgende Formeln zur Berechnung des Wärmeschutzes eines Bauteils ergeben sich mit den obigen Erläuterungen: 

    Den Dämmwert einer Schicht, genannt Widerstand (Wärmedurchlasswiderstand) berechnet man mit folgender Formel:


    Hat das Bauteil mehrere Schichten, muß man alle Schichten (auch ruhende Luftschichten, siehe oben) zum Gesamtwiderstand (Wärmedurchgangswiderstand) addieren:


    Die Wärmedurchlässigkeit (den U-Wert) eines Bauteils berechnet man aus dem Kehrwert des Gesamtwiderstandes:


    Kommen Gefach und Rippe hinzu, ergibt sich folgende Formel für die Wärmedurchlässigkeit:


    Nun müßten Sie in der Lage sein, eine Wärmeschutzberechnung selbst durchzuführen. 

    Die Wärmeleitfähigkeit einiger wichtiger Bauteilschichten finden Sie in der nachfolgenden Tabelle. Wenn Sie Werte vermissen, schauen Sie in einschlägigen Tabellen des Bauwesens nach oder fragen Sie den Hersteller oder Lieferanten des Baustoffs.

     

     

    Bezeichnung

    Wärmeleitfähigkeit

    Bekleidungen / Platten
    Gipskartonplatten0,25
    Holzschalung (Nadelholz)0,13
    Spanplatten (Flachpress)0,13
    (Standard-Bekleidung)0,35
    Innenputze
    Gipsputz0,70
    Gipsputz ohne Zuschlag0,35
    (Standard-Innenputz)0,90
    Tragwerk
    Kalksandstein-Mauerwerk, 1600 [kg/m³]0,79
    Leichthochlochziegel-Mauerwerk, 900 [kg/m³]0,42
    Porenbeton 350 [kg/m³] 
    600 [kg/m³]
    0,09
    0,16
    Sparren / Rippen aus Nadelholz0,13
    Stahlbeton2,1
    Vollziegel-Mauerwerk, 1600 [kg/m³]0,68
    (Standard-Mauerwerk)1
    Dampfbremsen
    Glasvliesbitumendachbahnen V 130,17
    Wärmedämmungen
    Holzfaserdämmplatten, WLG 0500,050
    Mineralwolle WLG 035 ("Glas- o. Steinwolle")0,035
    Mineralwolle WLG 040 ("Glas- o. Steinwolle")0,040
    Polystyrol (PS 20 SE) ("Styropor") WLG 0400,040
    PUR-Hartschaum, WLG 0300,030
    FOAMGLAS®-Platten T4-0400,040
    isofloc Zellulose-Dämmstoffe WLG 0400,040
    Schafwolle-Dämmmatten DWS 8 / 900,044
    (Standard-Wärmedämmung)0,040
    Außenputze
    Kalkzementputz0,87
    Kunstharzputz0,70
    Standard-Außenputz)0,90

     

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