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OldBo
09.07.2016
Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient U - alte Bezeichnung > k-Wert bzw. k-Zahl) ist ein Maß [W/(m²K)] für den Wärmedurchgang durch ein Bauteil. Mit dem U-Wert wird die Leistung pro m² eines Bauteils angebeben, die auf einer Seite benötigt wird, um eine Temperaturdifferenz von 1 Kelvin aufrecht zu erhalten.
Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient U - alte Bezeichnung > k-Wert bzw. k-Zahl) ist ein Maß [W/(m²K)] für den Wärmedurchgang durch ein Bauteil. Mit dem U-Wert wird die Leistung pro eines Bauteils angebeben, die auf einer Seite benötigt wird, um eine Temperaturdifferenz von 1 Kelvin aufrecht zu erhalten.

Der Wärmedurchgangskoeffizient U ist der Kehrwert vom Wärmedurchgangswiderstand RT [(K·m²)/W]

Je kleiner der U-Wert ist, desto weniger Wärme wird durch ein Bauteil geleitet.

Der U-Wert beschreibt aber nur die Wärmeleitung im stationären Fall. Instationäre Vorgänge (Wärme- und Feuchtetransport), Speicherung oder Wärmestrahlung werden dabei nicht berücksichtigt.

Für die Heizlastberechnung nach DIN 12831 wird der U-Wert für mehrschichtige Bauteile notwendig. Dazu werden die Summe der einzelnen Wärmedurchlasswiderstände R1
ermittelt.

R1 = d1 / l1

R- Wärmedurchlasswiderstand der Schicht 1 [m²K/W]
d1 - Dicke der Schicht 1 [m]
l- Wärmeleitzahl der Schicht 1 (= spezifische Wärmeleitfähigkeit) [W/mK]

Rges = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rsa

Rges - gesamter Wärmedurchgangswiderstand [m²K/W]
R1 .2... - Wärmedurchgangswiderstand einer Schicht [m²K/W]
Rsi - innerer Wärmeübergangswiderstand [m²K/W]
Rsa - äußerer Wärmeübergangswiderstand [m²K/W]
Die Werte Rsi und Rsa beschreiben die Übergangsbedingungen an den Bauteiloberflächen und sind in Tabellen für verschiedene BauteilkonsteIIationen angegeben (z. B. senkrechte Außenwand - Rsa = 0,04 m²K/W, senkrechte Innenwand - Rsa = 0,13 m²K/W, ).

U-Wert > U = 1 / Rges

Der U-Wert gilt eigentlich nur bei stationären Bedingungen (die Außen- und Innentemperaturen ändern sich nicht). Bei veränderlichen Bedingungen (z. B. Temperaturänderungen, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit) beeinflussen die Speicherfähigkeit das Verhalten des Bauteils. Deswegen streiten die Experten immer wieder über die Gültigkeit des U-Werts. Die Speichermasse des Bauteils hat aber nur sehr wenig Einfluss.

Luft hat eine sehr gute Dämmwirkung, was aber nur bei einer wirklich stehenden Luftschicht (z. B. eingeschlossene Luft in Dämmstoffen) gilt. In unbelüfteten Luftschichten bildet sich eine Konvektion (Luftströmung), die einen Ausgleich zwischen warm und kalt verursacht. Je breiter die Luftschicht, desto größer ist die Ausgleichsströmung.
Die Luftschicht in einer hinterlüfteteten Außenwand und die äußere Bauteilschicht wird bei der Berechnung des U-Wertes nicht mitgerechnet.
Richtwerte bei senkrechten Luftschichten (unbelüftet): 5 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,12 m²K/W, 10 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,15 m²K/W, 40 mm bis 200 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,18 m²K/W.

Die Berechnung bei gemischten Schichten (z. B. Holzständer- und Dachkonstruktionen mit eingelegter Dämmung) ist nicht einfach. Hier wird meistens mit mittleren Wärmeleitzahlen gerechnet. Wenn für jeden Flächenanteil der dazugehörige U-Wert berechnet wird, ist dies ein verhältnismäßig hoher Aufwand, der meistens keinen Genauigkeitsvorteil ergibt.

Referenzausführung nach der EnEV 2014 (Wohngebäude-Neubau)
Bauteil

U-Wert/Uw-Wert
W/(m²K)

Außenwand (einschließlich Einbauten, z. B. Rollladenkästen)
Geschossdecke gegen Außenluft

0,28

Außenwand gegen Erdreich
Bodenplatte
Wände und Decken zu unbeheizten Räumen
0,35
Dach
oberste Geschossdecke
Wände zu Abseiten
0,20
Fenster
Fenstertüren
1,3
Dachflächenfenster
1,4
Lichtkuppeln
2,7
Außentüren
1,8
Anforderungen nach der EnEV 2014 (Wohngebäude-Altbau)
Bauteil

U-Wert/Uw-Wert
W/(m²K)

Außenwand - WDVS
Außenwand - Vorhangfassade
Außenwand - Kerndämmung
0,24
0,35
Kellerwände - Perimeterdämmung
Kellerwände - Innendämmung
0,30
Kellerdecke Aufdeckendämmung
Unterdeckendämmung
0,30
Kellerboden Innendämmung
0,50
Steildach (Zwischensparren- Untersparren- und
Aufsparrendämmung)
0,24
Oberste Geschossdecke (begehbare und nicht-begehbar)
0,24
Flachdach (Warmdach, Kaltdach, Umkehrdach)
0,20
Fenster - normal
1,30
Fenster - Nur-Verglasung
1,10
Dachflächenfenster
1,40
Glasvorhangfassade
1,50
Glasdach/Wintergarten
2,00
Fenster - Sonderverglasung
1,60
Außentüren
1,80
U-Wert - Fenster
Relevanten Größen für den U-Wert
 Relevanten Größen für den U-Wert
Quelle: Passivhaus Institut
Formel zur Berechnung des U-Wertes
 Formel zur Berechnung des U-Wertes
Quelle: Bosy
Der U-Wert Uw (window) (alt: kF [Fenster-k-Wert]) eines Fensters wird durch die Bestandteile Verglasung, Rahmen und Randverbund beeinflusst. Für die Bestimmung gibt es die DIN EN 10077. Die Werte nach dieser Norm haben sich als realistisch herausgestellt - durch die Norm werden auch Wärmebrücken durch den Abstandhalter der Isolierverglasung berücksichtigt.

In die Berechnung des Fenster-U-Wertes Uw nach DIN EN 10077 gehen ein
  • der Verglasungs-U-Wert Ug und die Fläche der Verglasung Ag
  • der U-Wert des Rahmens Ur und die Projektionsfläche des Rahmens Af
  • der Wärmebrückenverlustkoeffizient am Glasrand ψg (der im wesentlichen durch den Randverbund bestimmt wird) und die Länge lg des Glasrandes
  • dazu kommt der Wärmebrückenverlustkoeffizient durch den Einbau des Fensters in der Außenwand ψEin und die Länge lEin des Einbaurandes.

Um sich nicht über die Eigenschaften des Fensters zu täuschen, ist es entscheidend, alle oben genannten Wärmeverluste zu berücksichtigen. 

Gerade die Wärmebrücke am Rand der Verglasung spielt eine große Rolle; wenn man sie vernachlässigt, sind die Ergebnisse viel zu optimistisch.
Quelle: Fenster U-Wert - © Passivhaus Institut - Dr. Wolfgang Feist

Bei einer Sanierung zuerst die Fenster austauschen?
Glas-Schnell-Test - Flammentest<br />Mit dem "Flammentest" kann die beschichtete Glasscheibe in der Reflexion durch eine andere Flammenfärbung sichtbar gemacht werden. Eine Aussage zu den Eigenschaften der Beschichtung ist aber nicht möglich.
 Glas-Schnell-Test - Flammentest
Mit dem "Flammentest" kann die beschichtete Glasscheibe in der Reflexion durch eine andere Flammenfärbung sichtbar gemacht werden. Eine Aussage zu den Eigenschaften der Beschichtung ist aber nicht möglich.
Quelle: Ralf Maus - Glas Fandel
TERMO-BIT Isolierglas
 TERMO-BIT Isolierglas
Quelle: Ralf Maus - Glas Fandel
Bei der Überlegung, was zuerst ausgetauscht bzw. erneuert werden sollte, ist es ratsam, sich die Fenster einmal genauer anzusehen. Die Fenster sind ein Schwachpunkt im Dämmkonzept eines Hauses. In den meisten Fällen spürt man in der Nähe älterer Fenster (Einglas-Scheibenfenster [Uw-Wert 4,7], Verbund- und Kastenfenster [Uw-Wert 2,4], Fenster mit unbeschichtetem Isolierglas [Uw-Wert 2,7], Fenster mit Zweischeiben-Wärmedämmglas - Low-E [Uw-Wert 1,3 bis 1,8]) einen kühlen Luftstrom. Die Ursache ist nicht nur eine Undichtigkeitt sondern in der Regel auch ein schlechter U-Wert (Uw). Dieser führt zu einen unangehmen Kaltlufteinfall.

Vor einer energieeffizienten Sanierung der Fenster stellt sich die Frage, ob ein Glasaustausch ausreicht oder die gesamten Fenster erneuert werden solen. Hier sollte zuerst der U-Wert des Glases (Ug) geschätzt werden, um das energetische Verbesserungspotential zu bestimmen (Flammentest - Feuerzeug).

Danach muss die Eignung des Fensterrahmens, der Beschläge und des Baukörperanschlusses geprüft werden, um die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme bewerten zu können. Ein Austausch alter Einfach-Verglasungen, Floatglas aber auch Sicherheitsgläser (ESG/VSG) oder Drahtglas lohnen sich aufgrund der hohen Energieverluste immer.

Außerdem müssen Fragen der Bauphysik, Wärmebrücken und Kondensatbildung geklärt werden. Eine Wärmedämmverglasung hat einen besseren U-Wert, dadurch ist die Glasfläche in der Regel nicht mehr die kälteste Fläche des Raumes. Der Tauwasserausfall ist nun nicht mehr an der Scheibe, sondern an anderen Flächen (Fensterrahmen, Außenwand), was Bauschäden  (Schimmelpilzbildung) verursachen kann.

Werden aber Schwachstellen des Baukörperanschlusses (z. B. Wärmebrücken, undichte Abdichtungen) festgestellt ist, ein Austausch der Fenster sinnvoll. Mit neuen Fenstern sind andere Abmessungen, Formen und Materialien realisierbar. Mit raumhohen Fenstern lässt sich die Ausleuchtung der Innenräume mit Tageslicht erheblich verbessern. Da die Montage komplex und aufwendig ist, sollte der Austausch nur durch qualifizierte Firmen ausgeführt werden, um Bauschäden zu vermeiden.

Moderne Wärmeschutzgläser (Fenster mit Dreischeiben-Wärmedämmglas - 2 x Low-E [Uw-Wert 0,8 bis 1,1]) in Verbindung mit einem dichten Fensterrahmen bieten nicht nur sehr gute Dämmeigenschaften, sondern auch einen guten Schallschutz. Bei dem Wärmeschutzglas ist eine hauchdünne Edelmetallschicht auf einer oder zwei der Innenseiten der Scheiben aufgedampft. Diese ist unsichtbar, reflektiert aber Wärmestrahlen und lässt Lichtstrahlen durch. Der Scheibenzwischenraum ist in der Regel zusätzlich mit einem Edelgas (z. B. Argon) gefüllt.

Die Fensterrahmen werden aus hocheffizienten Materialien gefertigt und besitzen daher gute Dämmeigenschaften. Holzrahmen sind sehr langlebig, müssen aber regelmäßig gestrichen werden, PVC-Rahmen sind günstiger und pflegeleichter, Aluminiumrahmen sind zwar am teuersten, aber auch besonders langlebig. Ein moderner Fensterrahmen sollte immer mit Mehrkammerprofilen ausgestattet sein.

Fenster sollten die folgenden Voraussetzungen erfüllen:

  • Gute Wärmedämmung (niedriger U-Wert - EnEV höchstens 1,3)
  • Energiedurchlass (Je höher der g-Wert, desto mehr Sonnenenergie kommt durch)
  • Angemessener Sonnenschutz
  • Ausreichender Schallschutz
  • Einbruchssicher (Mindestens RC2)
Bei einem Fensteraustausch verbessert sich die Luftdichtheit der Gebäudehülle und es erhöht sich aber auch Raumluftfeuchte. Dies kann in den Anschlussbereichen des Fensters zu dem Baukörper aufgrund von Wärmebrückeneffekten zu Tauwasser- oder Schimmelpilzbildung führen. Hier reicht nicht nur das richtige Lüften, es müssen zusätzliche flankierende bauliche Maßnahmen bei dem Fenstereinbau erfolgen.
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