Begriffserklärung Wärmedurchgangskoeffizient
Wärmedurchgangskoeffizient – auch Wärmedämmwert oder kurz U-Wert genannt, früher k-Wert. Der U-Wert (von der englischen Bezeichnung „Unit“ für Heat-Transfer abgeleitet) beschreibt einen Wärmeausgleich infolge einer Temperaturdifferenz zwischen unterschiedlichen Energiesystemen.
Der U-Wert ist somit ein Maß für den Wärmestromdurchgang. Die Leistung (Energiemenge pro Zeiteinheit), welche durch eine Fläche von 1 Quadratmeter fließt, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Luft auf beiden Seiten der Wand 1 Kelvin beträgt, wird als U-Wert angegeben.
Der Wärmedurchgangskoeffizient bzw. U-Wert wird international im Standard EN ISO 6946 definiert. Seine Maßeinheit ist daher W/(m²·K) [Watt pro Quadratmeter und Kelvin].
Wie ist der U-Wert entstanden?
1929 wurde der U(k)-Wert eingeführt. Er diente dem Heizungsinstallateur zur Auslegung der Heizungsanlage.
Es gibt eine Vielzahl von Messmethoden mit denen die effektive Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden kann. Die in Europa am häufigsten verwendete Messmethode ist das Heißdrahtverfahren nach DIN EN 993-15. Bei dieser Messung werden automatisch die Anteile der Leitung, Konvektion und Strahlung innerhalb eines feuerfesten Körpers erfasst.
Die Messung wird an zwei Steinen durchgeführt, die sich an plan geschliffenen Seiten berühren und in die ein Thermoelement in definierten Abstand zu einem Heizdraht angebracht ist. Der Meßaufbau wird in einem Ofen installiert, der auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Ist ein statisches Temperaturprofil erreicht, wird dem Heizdraht elektrische Energie zugeführt, was einen Anstieg der Temperatur in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit des Probekörpers zur Folge hat. Neben der Wärmeleitfähigkeit wird bei diesem Verfahren auch rechnerisch die Temperaturleitfähigkeit bestimmt. Somit kann bei bekannter Rohdichte die spezifische Wärme errechnet werden.
Wärmedurchgangskoeffizient im Bauwesen
Der Wärmedurchgangskoeffizient ist ein spezifischer Kennwert eines Bauteils. Er wird im Wesentlichen durch die Wärmeleitfähigkeit und Dicke der verwendeten Materialien bestimmt, aber auch durch die Wärmestrahlung und Konvektion an den Oberflächen.
Der Kehrwert des Wärmedurchgangskoeffizienten ist der Wärmedurchgangswiderstand RT in (K·m²)/W. Je höher der Wärmedurchgangskoeffizient, desto schlechter ist die Wärmedämmeigenschaft des Stoffs und Je höher der Wärmedurchgangswiderstand, desto besser ist die Wärmedämmeigenschaft.
Wärmeleitwert von ausgewählten Dämmstoffen
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Wärmeleitfähigkeit in W/mK:
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Mindestwert
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Maximalwert
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Ø-Wert
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Zellulose
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0,04
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0,045
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0,04
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Vermiculite
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0,068
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0,072
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0,07
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0,005
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0,008
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0,01
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Schaumglas
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0,04
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0,05
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0,05
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Schafwolle
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0,04
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0,045
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0,04
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Polyurethan (PUR)
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0,02
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0,04
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0,03
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Polystyrol (XPS)
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0,03
|
0,04
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0,04
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Polystyrol (ESP)
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0,035
|
0,045
|
0,04
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Polyethylenschaumstoff
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0,04
|
0,045
|
0,04
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Perlite
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0,045
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0,06
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0,05
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Mineralfaser
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0,035
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0,05
|
0,04
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Kork
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0,04
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0,055
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0,05
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Kalziumsilikat
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0,06
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0,08
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0,07
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Holzwolle
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0,065
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0,15
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0,11
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Holzfaser
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0,04
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0,05
|
0,05
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Hanf
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0,065
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0,07
|
0,07
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Flachs
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0,04
|
0,045
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0,04
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Blähton
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0,08
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0,16
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0,12
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Blähglas
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0,06
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0,07
|
0,07
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Wie erfolgt die Messung des U-Wertes von Bauteilen und Materialien?
Die Ermittlung eines genauen U-Wertes ist sehr aufwendig, die Vornahme der Messung hingegen sehr einfach. Die Messung erfolgt mit Hilfe eines Meßgerätes: durch einen speziellen Temperaturfühler zur U-Wert Bestimmung, einem kompatiblen Meßgerät und einem weiteren Temperaturfühler kann der U-Wert eines Bauteiles ermittelt werden. Für die Beurteilung der wärmetechnischen Eigenschaften der Gebäudehülle ist der U-Wert ein wichtiger Indikator.
Für die Messung des U-Wertes werden zunächst folgende Temperaturen ermittelt:
- Oberflächentemperatur des Bauteiles (innen)
- Innentemperatur
- Außentemperatur
Zur Ermittlung der Außentemperatur wird üblicherweise ein Funkfühler verwendet. Über ein Meßprogramm im Meßgerät werden alle Daten aufgezeichnet, gespeichert und anschließend mit Hilfe von Computersoftware ausgewertet und dokumentiert.
Folgende Voraussetzungen müssen für ein einigermaßen zuverlässiges Meßergebnis erfüllt werden:
- Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen, ideal >15 K
- konstante Bedingungen
- keine Sonneneinstrahlung
- keine Heizstrahlung im Meßbereich
Für die Messung eignen sich daher besonders die Nacht- oder frühen Morgenstunden vor Sonnenaufgang.