WÄRMESCHUTZ

U-Wert, g-Wert und Wärmeschutz

Der U-Wert, der Wärmedurchgangskoeffizient, ist ein Maß für die Dämmung. Er benennt die Wärmeenergiemenge, die von innen nach außen verloren geht. Je kleiner der U-Wert, desto besser die Wärmedämmung.

Der U-Wert für ein Fenster wird mit Uw bezeichnet. Dieses Maß berücksichtigt die folgenden drei Teilmaße: die U-Werte für Glas (Ug), den Rahmen (Uf) und den Übergangsbereich zwischen Glas und Rahmen. Zur Erfüllung des GEG darf Uw höchstens 1,3 W/(m²K), für Dachflächenfenster 1,4 W/(m²K) sein.

Um den Wärmedurchgangskoeffizienten für ein Fenster zu berechnen, benötigt man neben den U-Werten für Glas und Rahmen sowie den entsprechenden Flächen (Ag die sichtbare, „lichte“, Glasfläche, Af die Rahmenfläche) auch den Wert für die Wärmebrücken, der mit ψ (sprich: „Psi“) bezeichnet wird: den ψg-Wert, Beiwert für den Randverbund des Glases (geringer, wenn das Fenster eine sogenannte „Warme Kante“ besitzt), und den ψe-Wert für für die Wärmebrücke zwischen Fensterrahmen und Fassade. Da ψe nichts mit dem Fenster selbst zu tun hat, lautet die Formel für das Fenster nach DIN EN ISO 10077-1:
Uw=(Ug*Ag+Uf*Af+lgg)/(Ag+Af)

Bei geneigten Fenstern erhöht sich der U-Wert. Typisch ist z.B. für ein 2-Scheiben Isolierglas mit Ug=1,1 W/(m²K) bei senkrechtem Einbau (90°) dass eine Neigung auf 60° den Ug-Wert auf 1,4 steigert. Dies resultiert aus der Luftströmung im Scheibenzwischenraum. Im Rahmen der EnEV bzw. des GEG werden stets die Werte für einen senkrechten Einbau herangezogen, d.h., der tatsächliche Einbauwinkel wird nicht berücksichtigt.

Berechnet man den Wärmedurchgangskoeffizienten eines Bauteils mit mehreren Schichten von Material (z.B. Fensterglas, Gas, Fensterglas), muss man zunächst deren individuellen Wärmewiderstandswerte, die R-Werte, addieren (die Kehrwerte der jeweiligen Wärmedurchgangskoeffizienten: U=1/R). Den U-Wert des Bauteils erhält man, indem man den Kehrwert der Summe der R-Werte der einzelnen Schichten nimmt.

Neben diesen Werten gibt es noch den g-Wert, den Gesamtenergiedurchlassgrad des Fensterglases. Dieser gibt an, wieviel Wärmeenergie durch die Sonneneinstrahlung und durch die Absorption von Wärmeenergie insgesamt durch das Glas von außen ins Rauminnere gelangt. Je niedriger der g-Wert, desto besser ist der Raum wärmegedämmt. Bei Sonnenschutzgläsern beträgt er typischerweise 0,18-0,48, d.h. 18% bis 48% der Energie der Sonnenstrahlen dringt durch das Glas. Demgegenüber hat herkömmliches Glas ohne Beschichtung typischerweise einen g-Wert von 0,85 und eine normale Dreifachverglasung ca. 0,55. Für Wohngebäude gilt nach GEG ein maximaler g-Wert von 0,6. Ein höherer g-Wert allerdings sorgt im Winter dafür, dass tagsüber mehr Sonnenenergie in den Raum gelangt.

Das Zusammenspiel von U-Wert und g-Wert führt zu einer energetischen Gleichwertigkeit verschiedener Elemente. So liefert etwa ein Fenster mit U-Wert 1,3 und g-Wert von 0,6 die gleiche energetische Performanz wie eines mit U-Wert 1,0 und g-Wert von 0,48. Der Nutzer spart mehr Heizenergie, wenn bei gleichem U-Wert der g-Wert höher ist, bzw. wenn bei gleichem g-Wert der U-Wert niedriger ist.

Dies führt zur Betrachtung des äquivalenten Wärmedurchgangskoeffizienten Ueq (auch Bilanz-U-Wert genannt), der auch die solaren Wärmegewinne berücksichtigt, der sich aus dem g-Wert und einem von der Himmelsrichtung abhängigen Strahlungskoeffizienten SF errechnet. Nach der DIN V 4108-6:2003-06 wird SF mit 2,10 W/m²K für Süd-, 1,2 W/m²K für Ost- und West- sowie 0,8 W/m²K für die Nordorientierung veranschlagt. Damit berechnet sich Ueq = Uwg* SF.

Wichtig ist schlussendlich auch der Lichttransmissionsgrad tL (manchmal auch LT oder τν oder Tau-Wert), der angibt, wieviel Prozent des für das Auge sichtbare Licht durch das Fenster in den Innenraum gelangt. Für Wärmeschutzglas ist er typischerweise zwischen 0,73 und 0,8, also 73% bis 80%. Dieser bestimmt also, wieviel Tageslicht in das Rauminnere gelangt. Da Tageslicht ein sehr wesentlicher Faktor für das Wohlbefinden ist (vergleiche das „Sick Building Syndrom“, SBS), stellt die DIN EN 17037 Richtwerte für die Sicherstellung einer ausreichenden Tageslichtversorgung auf. Natürlich sind dafür neben dem Lichttransmissionsgrad eines jeden Fensters auch Anzahl, Größe, Lokation, etc. der Fenster entscheidend (deshalb sind in den Bauordnungen der Bundesländer Mindestfensterflächenanteile geregelt, i.d.R. mindestens 1/8 der Grundfläche).

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