U-Wert-Messung

Obwohl sich die Durchführung der U-Wertmessung eines Stoffes recht einfach gestaltet, ist die exakte Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten sehr aufwendig. Zur Messung des U-Wertes benötigt man ein Meßgerät: die U-Wert-Ermittlung erfolgt vereinfacht gesagt mittels eines Temperaturfühlers, des kompatiblen Meßgerätes und eines weiteren Temperaturfühlers.
Der U-Wert ist unter anderem zur Beurteilung der wärmetechnischen Eigenschaften von Gebäudehüllen ein wichtiger Faktor.

Definition des U-Wertes

Der U-Wert (abgeleitet aus dem Englischen von „Unit“ für Heat-Transfer), auch Wärmedämmwert oder Wärmedurchgangskoeffizient genannt, hieß früher k-Wert. Er wurde 1929 eingeführt und diente dem Heizungsinstallateur zur Auslegung der Heizungsanlage. Der U-Wert beschreibt den Ausgleich von Wärme aufgrund eines Temperaturunterschiedes zwischen verschiedenen Energiesystemen. Wie obenerwähnt, ist der U-Wert somit auch ein Maß für den Wärmestromdurchgang. Als U-Wert bezeichnet wird die Energiemenge pro Zeiteinheit (Leistung), welche durch eine Fläche von 1 m² fließt, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Luft auf beiden Seiten der Wand 1 Kelvin beträgt. Definiert wird der U-Wert bzw. der Wärmedurchgangskoeffizient international im Standard EN ISO 6946; die Maßeinheit lautet W/(m²·K), also Watt pro Quadratmeter und Kelvin.

U-Wert Messung im Bauwesen

Jedes Bauteil hat seinen U-Wert bzw. seinen spezifischen Wärmedurchgangskoeffizient. Dieser wird bestimmt durch die Dicke des Bauteils und die Wärmeleitfähigkeit des Materials sowie durch die Konvektion an den Bauteiloberflächen und der Wärmestrahlung.
Kehrt man den U-Wert bzw. Wärmedurchgangskoeffizienten um, so erhält man den Wärmedurchgangswiderstand, bezeichnet als RT und angegeben in (K·m²)/W. Je höher der U-Wert eines Stoffes, desto schlechter ist dessen Wärmedämmeigenschaft bzw. j Je höher der Wärmedurchgangswiderstand, desto besser die Wärmedämmeigenschaft.

Wie erfolgt die U-Wert Messung

Um die effektive Wärmeleitfähigkeit zu bestimmen, können verschiedene Meßmethoden angewendet werden. In Europa wird zur U-Wertmessung in der Regel die Methode „Heißdrahtverfahren“ gemäß der Norm DIN EN 993-15. Bei dieser Meßmethode werden Leitungsanteile, Konvektion und Strahlung innerhalb eines feuerfesten Körpers automatisch erfaßt. Durchgeführt wird die U-Wert-Messung an zwei Steinen, welche sich an plan geschliffenen Seiten berühren und in welche in festgelegtem Abstand zu einem Heizdraht ein Thermoelement angebracht ist. Das Ganze wird in einem Heizofen aufgebaut und auf die gewünschte Temperatur gebracht. Ist diese gleichbleibend erreicht, wird dem Heizdraht elektrische Energie zugeführt. Dies führt zu einem Anstieg der Temperatur und zwar in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit des Probekörpers. So kann neben der Wärmeleitfähigkeit mit diesem Meßverfahren auch die Temperaturleitfähigkeit errechnet werden – und damit, bei bekannter Rohdichte, auch die spezifische Wärme.

Für die U-Wert-Bestimmung werden zunächst folgende Temperaturen ermittelt:

• Die Oberflächentemperatur auf der Innenseite eines Bauteils
• Die Innentemperatur
• Die Außentemperatur
• Die Außentemperatur wird in der Regel mittels Funkfühler ermittelt. Mittels elektronischer Datenverarbeitung werden die Meßwerte vom Meßgerät aufgenommen, gespeichert, ausgewertet und dokumentiert.

Um ein aussagekräftiges Meßergebnis erhalten zu können, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• Ideale Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen >15 K
• Die Meßbedingungen sollen konstant sein
• Sonneneinstrahlung ist zu vermeiden
• im Meßbereich darf keine Heizstrahlung herrschen.

Aus den genannten Gründen eignen sich daher besonders die Nachtstunden oder der frühe Tag vor dem Sonnenaufgang.