Wärmedämmung und U-Wert

Im Winter ist es draußen kalt und im Haus warm. Weil Wärme immer vom Warmen zum Kalten fließt, strömt ständig Wärme durch Wände, Dach, Fenster und Boden nach außen. Die Heizung muss genau diesen Verlust ausgleichen. Je weniger Wärme durch ein Bauteil entweicht, desto weniger musst du heizen. Eine Wärmedämmung bremst diesen Wärmestrom, sie wärmt nicht selbst.

In einer Wand wird Wärme durch Wärmeleitung transportiert: Die schnell schwingenden Teilchen auf der warmen Seite stoßen ihre Nachbarn an und geben so Energie weiter. Metalle leiten Wärme sehr gut, Luft, Holz und Schaumstoffe leiten sie schlecht. An den Oberflächen kommen noch Konvektion und Wärmestrahlung dazu. Auf der Innenseite gibt die Luft Wärme an die Wand ab, auf der Außenseite nimmt der Wind sie mit.

Für den Alltag brauchst du eine Zahl, die das ganze Bauteil beschreibt, vom Putz innen bis zum Putz außen. Das ist der U-Wert, früher auch k-Wert genannt. Er gibt an, wie viel Wärmeleistung bei einem Temperaturunterschied von einem Kelvin durch einen Quadratmeter des Bauteils fließt. Seine Einheit ist Watt je Quadratmeter und Kelvin. Ein kleiner U-Wert bedeutet wenig Wärmeverlust.

Eine Außenwand besteht meist aus mehreren Schichten: Innenputz, Mauerwerk, Dämmstoff und Außenputz. Jede Schicht bremst den Wärmestrom ein Stück. Wie stark, sagt ihr Wärmedurchlasswiderstand R. Du berechnest ihn, indem du die Dicke d in Metern durch die Wärmeleitfähigkeit λ teilst. Seine Einheit ist Quadratmeter Kelvin je Watt. Eine dicke Schicht mit kleinem λ hat einen großen Widerstand.

Die Widerstände aller Schichten addierst du, genau wie hintereinander geschaltete Widerstände im Stromkreis. Dazu kommen die Übergangswiderstände an den Oberflächen: innen etwa 0,13 und außen etwa 0,04 Quadratmeter Kelvin je Watt. Aus der Summe R gesamt bildest du den Kehrwert, und das ist der U-Wert: U gleich 1 geteilt durch R gesamt.

Daraus folgt, warum schon eine dünne Dämmschicht viel bringt. Der Widerstand des Mauerwerks ist klein, der der Dämmung groß, und die Widerstände werden addiert. Doppelt so viel Dämmung halbiert den U-Wert dagegen nicht mehr ganz, denn der Anteil von Mauerwerk und Übergängen bleibt gleich. Die ersten Zentimeter bringen am meisten.

Der häufigste Fehler ist, die U-Werte der Schichten zu addieren. Addieren darfst du nur die Wärmedurchlasswiderstände. Erst danach bildest du den Kehrwert. Wer U-Werte addiert, erhält ein falsches Ergebnis, bei dem die Dämmschicht kaum auffällt. Auch die Dicke musst du in Metern einsetzen, nicht in Zentimetern: 14 cm sind 0,14 m, sonst wird R hundertmal zu groß.

Der zweite Fehler ist die Verwechslung von U-Wert und Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit λ gehört zu einem Stoff, der U-Wert zu einem ganzen Bauteil mit allen Schichten. Beide haben verschiedene Einheiten und verschiedene Bedeutungen. Kleine Zahlen sind aber bei beiden gut.

Der dritte Fehler ist der Glaube, Dämmung sei ein Wärmespeicher oder wärme das Haus. Dämmung verzögert nur den Wärmeverlust. Ein weiterer Irrtum lautet, eine Wand müsse „atmen“. Der nötige Luftaustausch geschieht über Fenster und Lüftung, nicht durch undichte Wände. Undichtigkeiten bringen nur Zugluft, Wärmeverlust und Feuchteschäden.

Dämmung begegnet dir überall: im Dach, in den Außenwänden, im Kellerboden, in der Thermoskanne und in der Daunenjacke. Die Jacke hält warm, weil die Daunen viel Luft einschließen, die sich kaum bewegt. Auch Doppelfenster, Rollladenkästen und dichte Türen sind Dämmung. Mit einem Hausdach, das schlecht gedämmt ist, geht besonders viel Wärme verloren, weil warme Luft nach oben steigt.

Der U-Wert steht in jedem Energieausweis und bestimmt, wie hoch die Heizkosten sind. Für neue Häuser verlangt das Gebäudeenergiegesetz sehr kleine U-Werte, als Orientierung gilt etwa 0,28 W/(m²·K) für Außenwände, Passivhäuser liegen unter 0,15. Dämmung senkt aber nicht nur Kosten, sie spart auch Kohlendioxid, weil weniger Gas, Öl oder Strom nötig ist.

Für die Klassenarbeit schreibst du erst alle Schichten mit d und λ auf und rechnest d in Meter um. Dann berechnest du jedes R, addierst alles inklusive der Übergangswiderstände und bildest den Kehrwert. Danach setzt du den U-Wert in P gleich U mal A mal ΔT ein. Prüfe die Einheiten: Raus kommen Watt, und eine gute Dämmung liefert eine kleine Zahl.