Der U-Wert ist der Wärmedurchgangswiderstand eines Bauteils. Je niedriger er ist, desto weniger Wärme geht durch das Bauteil. Er beschreibt wieviel Leistung [W] pro m² Bauteilfläche [m²] benötigt wird, um einen Temperaturunterschied [K] aufrecht zu erhalten, zusammen als Einheit geschrieben W/(m²K).
Im EnEV-Nachweis und im Energieausweis wird der U-Wert benötigt, um den gesamten Energieverlust über die Gebäudehülle zu berechnen. Der U-Wert des Bauteils wird mit der Fläche und den genormten Innen- und Außentemperaturen multipliziert. Dafür wird für jeden Monat eine mittlere Außenlufttemperatur zugrunde gelegt und alle 12 Monate stundenweise aufsummiert. So bekommt man am Ende einen Heizenergiebedarf in kWh/a.
Auch die Heizlast wird mit Hilfe des U-Werts berechnet. Hier wird je nach Klimaregion ein statistischer kalter Tag angesetzt (meist um die -10°C) und die Leistung berechnet, die benötigt wird, um bei eben diesen kalten Außentemperaturen die genormte Innenlufttemperatur zu erreichen.
Leider sagt der U-Wert an sich noch nicht viel über den Energiestandard eines Gebäudes aus, denn der hängt auch maßgeblich von der Geometrie und der eingesetzten Technik ab. Ich versuche aber trotzdem mal einige Vergleichsrechnungen zu machen, um sich die Auswirkungen des U-Wertes bildlich vorstellen zu können.
Wir definieren zuerst einmal ein Beispiel:
- Wohnzimmer, 35m²
- 5m x 7m x 2,8m
- Zwei Außenwände, Boden gegen Erdreich, Decke und Innenwände zu anderen beheizten Räumen (der Einfachheit halber sind alle Flächen im mittleren U-Wert eingerechnet)
Wieviele Menschen benötige ich, um verschiede U-Werte auszugleichen?
Gesamte Fläche der Außenwände und des Bodens: 68,6m²
Temperaturdifferenz zwischen innen (20°C) und außen (-5°C): 25K
| U-Wert | [W/m²K] | ||
| 0,35 | 0,50 | 1,0 | |
| Heizlast [W] | 600,25 | 857,5 | 1715,0 |
Bei einem mittleren U-Wert von 0,35W/m²K, z. B. üblich im Passivhausbereich oder KfW 40-Häusern, braucht man bei -5°C Außenlufttemperatur ca. 6 Menschen die sich ruhig bewegen oder sitzen (dann geben diese um die 100W an Wärmeleistung ab), um den Raum auf 20°C zu heizen.
Verringert man den mittleren U-Wert auf 0,5W/m²K, das ist in etwas EnEV-Neubau-Standard, benötigt man schon 8,5 Menschen.
Bei einem mittleren U-Wert von 1,0W/m²K, bei älteren Häusern üblich, bräuchte man 17 Menschen um den Raum ohne Heizung warm zu halten.
Wie hoch ist die Oberflächentemperatur der Wände bei verschiedenen U-Werten?
Der U-Wert ist ausschlaggebend für die Oberflächentemperatur des jeweiligen Bauteils. Je schlechter, desto kälter ist die Oberfläche. Den Unterschied zwischen einer kalten Außenwand in einem Altbau und einer gedämmten Neubauwand kennt wohl jeder.
Betrachtet man das Bauteil zeitunabhängig, bzw. verändert die Temperaturen innen und außen nicht, so stellt sich ein linearer Temperaturverlauf im Bauteil ein. An den Wandoberflächen bildet sich eine ruhende Luftschicht, die einen sogenannten Übergangswiderstand für die Wärme bildet. Diese sind physikalisch fix beschrieben, z. B. bei einer Wand innen 0,13m²K/W und außen 0,04m²K/W. Hinzugerechnet wird der U-Wert (als Kehrwert!), um den gesamten Widerstand des Bauteils zu bekommen. Anhand der Verhältnisse der Widerstände wird dann die Temperaturdifferenz aufgeteilt. Das bedeutet, dass der Anteil des Wärmeübergangswiderstand größer wird, wenn der U-Wert schlechter wird.
| U-Wert | [W/m²K] | ||
| 0,10 | 0,35 | 0,50 | |
| Temperatur | zwischen den | Schichten [°C] | |
| Innenluft | 20,00 | 20,00 | 20,00 |
| Oberfläche innen | 19,68 | 18,93 | 17,22 |
| Oberfläche außen | -4,90 | -4,67 | -4,15 |
| Außenluft | -5,00 | -5,00 | -5,00 |
Bei Passivhausbauteilen, die einen U-Wert von ca. 0,1W/m²K haben, ist die Oberflächentemperatur fast identisch mit der Raumlufttemperatur. Macht physikalisch auch Sinn, denn der Wärmedurchgang liegt nahe bei 0. Bei einem EnEV-konformen U-Wert hat die Wand schon über 1°C Verlust gegenüber der Raumluft und im Altbau sind es fast 3°C.
Wie hoch sind die Innenlufttemperaturen bei gleicher Heizlast?
Als Referenz nehmen wir die 600W Heizlast für ein hochgedämmtes Passivhaus. Daher ist die errechnete Innenlufttemperatur, bei -5°C Außenlufttemperatur, auch 20°C. Bei einem mittleren U-Wert von 0,5W/m²K erreichen wir mit 600W Heizleistung nur noch 12,5°C und bei einem mittleren U-Wert von 1,0W/m²K sogar nur auf knapp 4°C!
| U-Wert | [W/m²K] | |
| 0,35 | 0,50 | 1,00 |
| Temperatur | innen | [°C] |
| 20,00 | 12,49 | 3,75 |
Beispielhafte U-Werte verschiedener Bauepochen
Zusätzlich möchte ich euch noch eine Tabelle an die Hand geben, herausgegeben vom BBSR. Dort sind beispielhafte U-Werte verschiedener Konstruktionen, je nach Bauphase, der letzten 100 Jahre aufgeführt. Hier der Link und ein Auszug für Außenwände:
| Konstruktion | Baujahr | U-Wert [W/m²K] |
| Mauerwerk, monolithisch | bis 1918 | 1,65 |
| Fachwerk | bis 1918 | 1,66 |
| Mauerwerk, monolithisch | 1947-78 | 1,14 |
| Mauerwerk, 2-schalig | 1969-78 | 1,01 |
| Mauerwerk, verkleidet | 1969-78 | 0,78 |
| Mauerwerk, 12cm gedämmt | saniert | 0,24 |
| Mauerwerk, 16cm gedämmt | saniert | 0,22 |
Ich hoffe ich konnte euch etwas zeigen, wie man eine Angabe des U-Wertes beurteilen kann. Als Fazit kann ich euch raten, euch besser den EnEV-Nachweis oder Energieausweis (unbedingt als Bedarfsausweis) anzuschauen. Diese Werte, besonders der Heizenergiebedarf, sind viel aussagekräftiger, weil sie eben die Geometrie des Gebäudes ebenso mit berücksichtig.
Habt ihr Fragen, die ihr einem Bauphysiker schon immer stellen wollt? Dann besucht doch einfach meine Facebook-Seite. Dort beantworte ich regelmäßig eure Fragen rund um die Bauphysik.
* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.
