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Das U-Wert (ehemals die K-Wert) druckt den Betrag Wärme davon in Zeit pro m² und pro Grad Temperaturunterschied zwischen einer und der anderen Seite einer Wand (Konstruktion). Der U-Wert wird auch Hitzeübertragungskoeffizient erwähnt.

Der Wert gibt den Grad der Wärmeleitfähigkeit einer Wand einschließlich etwaiger Fenster an: Ein hoher U-Wert bedeutet eine wärmedämmende Wand, ein niedriger U-Wert bedeutet eine wärmedämmende Wand. Die Einheit für den U-Wert ist W/(m²·K).

Wärmefluss

Das Wärmefluss durch eine Wand kann berechnet werden mit:

${displaystyle Q_{w}=U.A.Delta T}$

Q_w das Wärmefluss (der Wärmeverlust) in Watt

A ist die Fläche der Wand in m² und

ΔT ist die Differenz zwischen der Temperatur auf einer Seite der Wand und der anderen in Grad Celsius oder Kelvin (da es sich um eine Temperatur handeltUnterschied und keine absolute Temperatur, können sowohl °C als auch K verwendet werden).

Der U-Wert ist ein etwas verwirrender Wert. Es kann einfacher sein, die umkehren Wert:

${displaystyle R_{w}={frac {1}{U}}}$

Darin ist R. is_w (in m².K/W) die Hitzeverträglichkeit einer Wand pro Quadratmeter und pro Grad Temperaturunterschied.

Der Wärmestrom durch eine Wand (ausgedrückt in Watt) bei einer gegebenen Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten der Wand wird wie folgt berechnet:

${displaystyle Q_{w}={frac {(T_{a}-T_{b}).A}{R_{w}}}}$

Q_w der Wärmestrom durch die Wand in Watt

t_ein und T_b die Temperatur auf beiden Seiten der Wand in Grad Celsius oder Kelvin

R_w der Wärmewiderstand der Wand in m².K/W.

A ist die Fläche des Wandabschnitts, für die der Wärmestrom in m² . berechnet wird

Der Gesamtwärmeverlust durch eine Wand kann dann berechnet werden, indem man die Gesamtfläche der Wand in m² in die obige Berechnung für A nimmt.

Berechneter Temperaturverlauf im Übergang Wand-Boden

Theoretische Ermittlung des U-Wertes

Der Wärmedurchgangskoeffizient einer einfachen Wand kann bestimmt werden, indem der Wärmewiderstand der Schichten, die eine Wand bilden, addiert und deren Kehrwert bestimmt wird. In komplizierteren Situationen (Kombination von Fenster und Rahmen) muss die Wärmebeständigkeit Finite-Elemente-Methode berechnet werden. Die berechneten Werte häufig verwendeter Strukturen sind in Tabellen, sogenannten Kaltatlanten, aufgeführt.

Berechnung des Wärmewiderstands R_w, die den U-Wert bestimmt:

${displaystyle R_{w}=R_{i} R_{1} R_{2}... R_{n} R_{u}}$

R_w der berechnete Wärmedurchlasswiderstand der Wand (die Gesamtkonstruktion)

R_ich die Hitzebeständigkeit der Luftschicht auf einer Seite der Wand

R_Sie die Hitzebeständigkeit der Luftschicht auf der anderen Seite der Wand

R₁ nach R_nein die Wärmewiderstände der Schichten, aus denen die Wand besteht.

Auf jeder Seite der Wand befindet sich eine dünne Luftschicht, in der eine komplizierte Bewegung stattfindet. Die Dicke und damit die Hitzebeständigkeit dieser Luftschicht hängt von den Umständen ab. Für die Wandaußenseite (Außenwand außen) wird als Berechnungswert der Wert 0,04 m².K/W und für die Wandinnenseite (Innenaußenwand) ein Wert von 0,13 m².K/W verwendet.

Für eine Außenwand (eine Seite innen und die andere Seite außen) wird der Wärmedurchlasswiderstand berechnet mit:

${displaystyle R_{w}=0,13 R_{1} R_{2}... R_{n} 0,04}$

Für eine Innenwand (beidseitig innen) wird der Wärmedurchlasswiderstand berechnet mit:

${Anzeigestil R_{w}=0,13 R_{1} R_{2}... R_{n} 0,13}$

Hitzebeständigkeit einer Schicht

Die Hitzebeständigkeit einer Materialschicht hängt von der Wärmeleitfähigkeit und die Dicke der Schicht. Die Hitzebeständigkeit einer Schicht wird bestimmt durch:

${displaystyle R={frac {d}{lambda}}}$

R ist der Wärmewiderstand in m².K/W

d ist die Dicke der Schicht in m

λ die Wärmeleitfähigkeit in W/(m.K) des Materials der Schicht.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials kann in Tabellen mit den Eigenschaften verschiedener Materialien nachgeschlagen werden. Manchmal wird in diesen Tabellen noch die alte Bezeichnung kcal/(m.h.C) verwendet. Dies lässt sich leicht berechnen mit:

${ Anzeigestil Lambda }$ in kcal/(m.h.C). ${displaystyle {frac {4.19}{3.6}}=lambda}$ in W/(m.K)

Wärmeübertragung durch Konvektion (Luftstrom) und Strahlung

Bei den einfachen Wärmeverlustberechnungen (bei relativ niedrigen Temperaturen), bei denen die U-Werte der Wände verwendet werden, werden Wärmeübertragungen durch Konvektion und Strahlung nicht berücksichtigt.

Beispiel

In diesem Beispiel wird der U-Wert einer Außenwand berechnet. Die Außenwand besteht aus folgenden Schichten:

Schicht 1: Verdichteter Stahlbeton, λ = 2,38 W/m.K, Dicke = 0,09 m

Schicht 2: Isolierung, λ = 0,0326 W/m.K, Dicke = 0,045 m

Schicht 3: Leichtbeton, λ = 0,89 W/m.K, Dicke = 0,15 m

Die Hitzebeständigkeit jeder Schicht beträgt dann:

Schicht 1: ${displaystyle R_{1}={frac {0.09}{2.38}}=0.0378}$

Schicht 2: ${displaystyle R_{2}={frac {0.045}{0.0326}}=1.3804}$

Schicht 3: ${displaystyle R_{3}={frac {0,15}{0,89}}=0,1685}$

Damit können wir den gesamten Wärmewiderstand der Wand berechnen (vergessen Sie die Luftschicht auf beiden Seiten der Wand nicht):

${Anzeigestil R_{w}=0,13 0,0378 1,3804 0,1685 0,04=1,757}$

Der U-Wert ist dann:

${displaystyle U={frac {1}{1.757}}=0.57}$

Empirische Ermittlung des U-Wertes

Die genaue Ermittlung des U-Wertes ist für die Baustoffzertifizierung entscheidend. Im Auftrag von Herstellern testen Labore und Forschungsinstitute sehr genau, um gleiche Bedingungen zu gewährleisten. Darüber hinaus gibt es mehrere weitere Methoden, um den U-Wert der Gebäudedämmung vor Ort (in-situ) zu bestimmen: Thermografie, Temperaturmessungen und Wärmestrommessung.^[1]

Thermografie

Messaufbau für Wärmestrommessungenraum

Ergebnisse der Wärmestrommessung

Die Thermografie wird in der bebauten Umgebung eingesetzt, um die Qualität der Wärmedämmung zu beurteilen. Mit einer Wärmebildkamera können Wärmebrücken und inhomogene Dämmschichten kartiert werden. Die Wärmebildkamera liefert jedoch keine quantitativen Daten. Daher kann diese Technik nur zur Approximation des U-Wertes verwendet werden.

Temperaturmessungen

Durch die Kombination der Daten aus einer Vielzahl von Temperaturmessungen sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite einer Wand oder eines Fensters kann der U-Wert des Bauteils mit wenigen Annahmen angenähert werden. Für zuverlässige Ergebnisse müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur, optimal > 15 K
• Konstante Bedingungen
• Keine Sonneneinstrahlung
• Keine Strahlungswärme im Messbereich

Wärmestrommessung

Der U-Wert kann auch mittels eines Wärmestromsensors in Kombination mit zwei Temperatursensoren berechnet werden. Durch Messung der Wärme, die pro Sekunde durch ein Bauteil strömt und kombiniert mit der Innen- und Außentemperatur, kann der U-Wert empirisch ermittelt werden. Für eine zuverlässige Messung nach Norm (ISO 9869) ist eine Messzeit von 72 Stunden und eine Temperaturdifferenz von mindestens 5 °C notwendig, aber auch kürzere Messzeiten geben einen guten Hinweis auf den U-Wert. Mit entsprechender Software kann die Messung live über einen Laptop verfolgt und die gewonnenen Daten für weitere Berechnungen verwendet werden.

Externe Links

• Belgische Standards in dieser Hinsicht
• Werte in Tabelle