Wärmeschutz: U-Wert Wärmedurchgangskoeffizient

Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) ist der wichtigste Wert für Wärmedämmgläser und wichtiger Bestandteil für die Nachweise nach der Energieeinsparverordnung (EnEV). In der Bauphysik ist er ein Maß für den Wärmestromdurchgang durch eine oder mehrere Materialschichten, wenn auf beiden Seiten unterschiedliche Temperaturen herrschen. Die Einheit des U-Wertes (W/m²K) definiert die Energiemenge pro Zeiteinheit, die durch eine Fläche von einem Quadratmeter fließt, wenn sich auf beiden Seiten die Lufttemperatur um ein Kelvin unterscheidet. Grundsätzlich gilt: je höher der Wärmedurchgangskoeffizient, desto schlechter ist die Wärmedämmeigenschaft eines Bauteils.

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Mit der Umstellung auf die europäische Normung wurden auch die Abkürzungen und Indizes für den Wärmedurchgangskoeffizienten verändert: Aus den früheren k-Werten wurden die U-Werte. Der alte kv-Wert existierte als kv-Nennwert der Hersteller und als (ungünstigerer) kv -Wert, der im Bundesanzeiger veröffentlicht wurde, wobei letzterer für die Berechnung verwendet werden musste. Die alten k-Werte entsprechen jedoch leider nicht den jetzt gültigen U-Werten, da teilweise andere Berechnungsverfahren und Randbedingungen zur Bestimmung der Werte verwendet wurden, d.h. bei Glas gilt: U-Wert (neu) k-Wert (alt). Bemessungswerte des U-Wertes für Mehrscheiben-Isoliergläser, Vorhangfassaden und Dachoberlichtern können der DIN 4108-4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte entnommen werden. Je nach Art des Bauteils werden U-Werte unterschiedlich indiziert:

  • Fenster
    europäisch: Uw (window); deutsch/neu: UF (Fenster)
    Der Wärmedurchgangskoeffizient Uw errechnet sich aus Ug, Uf und ψg. Da Letzterer den Randverbund des Isolierglases berücksichtigt, ist Uw nicht mit dem früheren kF -Wert vergleichbar.
  • Verglasung
    europäisch: Ug (glazing); deutsch/neu: Uv (Verglasung)
    Der Wärmedurchgangskoeffizient Ug bezieht sich auf den Mittenbereich des Glases und berücksichtigt nicht den Einfluss der Abstandhalter im Glasrandbereich. Der Wert kann durch geeignete Beschichtungen zur Reduzierung der Emissivität, einem Mehrscheibenaufbau (heute üblicherweise 3-fach Isolierverglasungen) sowie durch die Verwendung von Edelgasen (Krypton, Argon, Xenon) optimiert werden.
  • Rahmenmaterial
    europäisch: Uf (frame); deutsch/neu: UR (Rahmen
    Der Wärmedurchgangskoeffizient Uf bezieht sich auf den Rahmen des Fensters und berücksichtigt nicht die Verglasung.
  • Beiwert Randverbund
    europäisch: ψg (glazing); deutsch/neu: ψV (Verglasung)
    Der längenbezogene Durchgangskoeffizient ψg beschreibt die zusätzliche Wärmeleitung aus der Wechselwirkung von Rahmen, Glas und Abstandhalter und ergibt sich hauptsächlich aus der Leitfähigkeit des Materials der Abstandhalter. Er berücksichtigt den Übergangsbereich zwischen Glas und Rahmen, da hier die Wärmeverluste größer sind als in Scheibenmitte. Die Verwendung wärmetechnisch verbesserter Abstandshalter (warme Kante) wird an dieser Stelle belohnt.
Der Wärmedurchgangskoeffizient lässt sich anhand drei prinzipieller Methoden bestimmen:
  • Die Messung des Wärmestroms im Prüfstand mit dem Plattengerät nach DIN EN 674 (Verglasung) Glas im Bauwesen - Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) und/oder anhand des Heitzkastenverfahrens (auch bekannt als Hot Box) nach DIN EN 12412-2 (Rahmen) Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen - Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten mittels des Heizkastenverfahrens - Teil 2: Rahmen und DIN EN ISO 12567-1 (Fenster) Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern und Türen - Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten mittels des Heizkastenverfahrens - Teil 1: Komplette Fenster und Türen.

  • Die Berechnung nach DIN EN 673 Glas im Bauwesen - Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) - Berechnungsverfahren für Verglasungen mit ebenen und parallelen Oberflächen. Der so bestimmte U-Wert gilt für unbeschichtetes Glas (einschließlich Glas mit strukturierter Oberfläche, z.B. Ornamentglas), beschichtetes Glas und für Materialien, die im fernen Infrarotbereich undurchlässig sind, z.B. Produkte aus Kalknatronglas, Borosilicatglas und Glaskeramik. Er gilt ebenfalls für Mehrfachverglasungen aus derartigen Gläsern und/oder Materialien. Für Mehrfachverglasungen mit Schichten oder Folien im Gaszwischenraum, die im fernen Infrarotbereich durchlässig sind, gilt diese Norm nicht.

    Mit dem in dieser Norm festgelegten Verfahren wird der U-Wert im mittleren Bereich einer Verglasung bestimmt. Er ist bei der Berechnung des Gesamt-U-Werts von Fenstern, Türen und anderen Abschlüssen zu verwenden. Zusätzlich werden nach demselben Verfahren U-Werte für weitere Zwecke berechnet, besonders für die Voraussage von Wärmeverlusten durch Verglasungen, Erhöhungen der Wärmeleitung im Sommer, Tauwasserbildung auf Glasoberflächen, Auswirkungen der absorbierten Sonnenstrahlung auf die Bestimmung des Sonnenfaktors.
  • Die Berechnung nach DIN EN ISO 10077-1 (Fenster) Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen - Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten - Teil 1: Allgemeines, DIN EN ISO 10077-2 (Rahmen) Teil 2: Numerisches Verfahren für Rahmen und DIN EN 673 (Verglasung) Glas im Bauwesen - Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert). Zur Berechnung des U-Wertes eines Fenster gilt dabei folgende Formel (DIN EN ISO 10077-1):
    Uw = (Ag x Ug + Af x Uf +lg x ψg ) / (Ag + Af )
    mit Ag , A f = Ansichtsflächen der Verglasung bzw. des Rahmens
    lg = sichtbarer Umfang der Scheibe
    ψg = linearer Wärmedurchgang der Glaskante
  • Die Tabellenablesung nach DIN EN ISO 10077-1 /  DIN 4108-4 in Abhängigkeit der U-Werte von Glas (Scheibenaufbau, Art der Gasfüllung) und Rahmen. Hierbei werden die Nenn-U-Werte von Glas und Rahmen mit zusätzlichen Beiwerten zu Bemessungswerten Ui,BW modifiziert/beaufschlagt.
Teilweise bieten Hersteller auch standardisierte Fenster an, bei denen der Nachweis bereits durch eine Messung geführt wurde. Andere bieten für ihre Produkte auch Tabellen an, in denen für die üblichen Abmessungen und Rahmenmaterialien die Berechnungen und Korrekturen bereits durchgeführt wurden.

Gemäß EnEV 2014 gelten Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten bei erstmaligem Einbau, Ersatz und Erneuerung von gegen Außenluft angrenzende Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster und Glasdächer. Exemplarisch lauten diese für Wohngebäude und Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen von mindestens 19°C im Heizfall:

  • Fenster und Fenstertüren: Umax = 1,3 W/(m²K)
  • Dachflächenfenster: Umax = 1,4 W/(m²K)
  • Verglasungen: Umax = 1,1 W/(m²K)
  • Vorhangsfassaden: Umax = 1,5 W/(m²K)
  • Glasdächer: Umax = 2,0 W/(m²K)
  • Fenstertüren mit Klapp-, Falt-, Schiebe- oder Hebemechanismus: Umax = 1,6 W/(m²K)
  • Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster mit Sonderverglasungen: Umax = 2,0 W/(m²K)
  • Sonderverglasungen: Umax = 1,6 W/(m²K)
  • Vorhangfassaden mit Sonderverglasungen: Umax = 2,3 W/(m²K)

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