Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) im Bauwesen
Stand: Oktober 2025
Der Wärmedurchgangskoeffizient, kurz U-Wert genannt, ist eine zentrale Kenngröße im baulichen Wärmeschutz. Er beschreibt den Wärmestrom, gemessen in Watt, der pro Quadratmeter Bauteilfläche und pro Kelvin Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft durch ein Bauteil hindurchtritt. Die Einheit des U-Werts lautet W/(m²∙K). Ein niedriger U-Wert steht dabei für eine gute Dämmwirkung, da weniger Wärme verloren geht.
Grundlage für die Berechnung des U-Werts ist die Wärmeleitfähigkeit (λ) der eingesetzten Baustoffe. Diese Materialeigenschaft gibt an, wie gut Wärme innerhalb eines Stoffs durch Leitung übertragen wird. Sie stellt eine entscheidende Größe zur Bestimmung des Wärmedurchgangswiderstands (RT) dar, aus dem sich wiederum der U-Wert ableiten lässt.
Wärmedurchgangswiderstand
Der gesamte Wärmedurchgangswiderstand RT eines Bauteils ergibt sich aus der Summe der einzelnen Schichtwiderstände (R1 bis Rn) und der beiden Übergangswiderstände an Innen- und Außenseite:
RT = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rse
Die Widerstände der einzelnen Schichten berechnen sich aus der Schichtdicke (d) und der Wärmeleitfähigkeit (λ) nach der Formel:
R = d / λ
Die Wärmeleitfähigkeit wird durch verschiedene Kennwerte beschrieben. Unterschieden wird zwischen dem deklarierten Nennwert (λD), dem Bemessungswert (λB) und allgemeinen Werten (λ). Im Rahmen des baurechtlich geforderten Wärmeschutznachweises (z. B. gemäß Gebäudeenergiegesetz – GEG) ist stets der Bemessungswert maßgeblich.
Zulässige Quellen für Bemessungswerte nennt DIN 6946, darunter Festlegungen der Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (VV TB) und der Landesbauordnungen (LBO), allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen oder Bauartgenehmigungen, europäische technische Zulassungen, die Normen DIN 4108-4 und DIN EN ISO 10456, Herstellerdeklarationen sowie weitere anerkannte Dokumente des Normen- und Regelwerks.
Wärmeübergangswiderstand
Die Wärmeübertragung an den Bauteiloberflächen erfolgt durch Konvektion und Wärmestrahlung und wird durch den Wärmeübergangswiderstand beschrieben. Dabei unterscheidet man zwischen dem inneren Übergangswiderstand Rsi (Raumseite) und dem äußeren Übergangswiderstand Rse (Außenseite). Da diese Wärmeübertragung in der Praxis von zahlreichen Faktoren wie Luftströmung, Oberflächentemperaturen und Orientierung beeinflusst wird, verwendet man für den baulichen Nachweis gemäß DIN EN ISO 6946:2008-04-03 in der Regel vereinfachte, aber baupraktisch bewährte Standardwerte.
Für den Wärmeschutznachweis gelten je nach Richtung des Wärmestroms folgende typische Werte:
Rsi: 0,10 m2K/W (aufwärts), 0,13 m2K/W (horizontal), 0,17 m2K/W (abwärts)
Rse: 0,04 m2K/W (unabhängig von der Richtung)
Für spezielle Anwendungsfälle sind ggf. abweichende Übergangswiderstände festgelegt. So beträgt der reduzierte Wärmeübergang bei hygrothermischen Simulationen gemäß DIN EN ISO 13786: 2018-04 beispielsweise 0,25 m²∙K/W. Bei erdberührten Bauteilen entfällt der äußere Wärmeübergangswiderstand vollständig (Rse = 0), wie in DIN V 18599-2:2018-09 geregelt.
Der Wärmeübergangswiderstand RS lässt sich physikalisch als Kehrwert des Gesamtwärmeübergangskoeffizienten hges darstellen, der sich aus konvektivem hc und strahlungsbezogenem hr Anteil zusammensetzt:
RS = 1 / hges, wobei hges = hc + hr
Rechtliche Vorgaben nach GEG
Das Gebäudeenergiegesetz definiert verbindliche Anforderungen an die Berechnung und zulässigen Grenzwerte für Wärmedurchgangskoeffizienten. Maßgeblich sind insbesondere die Vorgaben aus § 49 Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten GEG, der die zulässigen Rechenverfahren festlegt. Demnach sind für verschiedene Bauteilarten folgende Normen anzuwenden:
DIN 4108-4:2017-03 in Verbindung mit DIN EN ISO 6946:2008-04 für opake (nicht transparente) Bauteile
DIN 4108-4:2017-03 allein für transparente Bauteile sowie Vorhangfassaden
DIN V 18599-2:2018-09, Abschnitt 6.1.4.3, für Bauteile mit Erdberührung
Für Nichtwohngebäude gilt zusätzlich § 19 Baulicher Wärmeschutz GEG: Beim Neubau dürfen die mittleren U-Werte der wärmeübertragenden Umfassungsfläche die Höchstwerte gemäß Anlage 3 GEG nicht überschreiten. Die Ermittlung des Mittelwerts erfolgt flächengewichtet. Besonderheiten gelten für Bauteile gegen unbeheizte Räume (außer Dachräumen) oder Erdreich, deren U-Werte werden dabei mit dem Faktor 0,5 gewichtet. Zudem bleiben Bodenplattenanteile unbeachtet, wenn sie mehr als 5 Meter vom äußeren Gebäuderand entfernt liegen.
Wenn innerhalb eines Gebäudes unterschiedliche Raum-Solltemperaturen vorgesehen sind, ist der Nachweis getrennt für jede Temperaturzone zu führen.
Hinweise für Gefälledächer
Bei Sanierungsmaßnahmen an Bestandsgebäuden, insbesondere bei der nachträglichen Dämmung von Gefälledächern gemäß § 48 GEG, gelten besondere Anforderungen an die Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten. Wird die Dämmung keilförmig, also mit Gefälle eingebaut, so ist der U-Wert nach Anhang C der DIN EN ISO 6946:2008-04 in Verbindung mit DIN 4108-4:2017-03 zu berechnen. Entscheidend ist dabei der Bemessungswert des Wärmedurchgangswiderstands am tiefsten Punkt der Dämmschicht. Dieser muss die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach § 11 GEG erfüllen. Gemäß § 11 GEG sind Außenbauteile von Neubauten so auszuführen, dass sie sowohl den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2:2013-02 (für Bauteile und Wärmebrücken) als auch den Feuchteschutz nach DIN 4108-3:2018-10 sicherstellen. Der Mindestwärmeschutz muss an jeder Stelle des Bauteils gewährleistet sein, einschließlich kritischer Bereiche wie Fensterlaibungen, Brüstungen, Fensterstürze oder wandseitige Flächen hinter Heizkörpern. Besondere Beachtung gilt auch wasserführenden Leitungen in Außenwänden.
Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten
Zur Bestimmung des U-Werts stehen verschiedene Rechenverfahren zur Verfügung, deren Anwendung vom jeweiligen Bauteilaufbau abhängt. Grundsätzlich wird unterschieden zwischen opaken (undurchsichtigen) und transparenten Bauteilen.
Opake Bauteile
Für massive, lichtundurchlässige Bauteile wie Wände, Decken oder Dächer gelten die Berechnungsregeln aus DIN EN ISO 6946:2008-04 in Verbindung mit DIN 4108-4:2017-03. Je nach Aufbau kommen zwei vereinfachte Verfahren zur Anwendung:
Bei homogenen Schichten erfolgt die Berechnung über die Formel U = 1 / RT, wobei RT die Summe der einzelnen Wärmewiderstände inklusive der Übergangswiderstände ist: RT = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rse
Bei inhomogenen Schichten, wie etwa bei einer Zwischensparrendämmung (Sparren und Dämmung in einer Ebene), wird der Wärmedurchgangswiderstand als arithmetischer Mittelwert aus einem oberen und einem unteren Grenzwert berechnet: RT = (R′T + R″T) / 2
Beispiele für homogene Aufbauten sind Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS) oder vorgehängte hinterlüftete Fassaden (VHF). Inhomogene Aufbauten liegen immer dann vor, wenn Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit nebeneinander in derselben Ebene angeordnet sind.
Darüber hinaus sind Korrekturfaktoren nach Anhang D der DIN EN ISO 6946:2008-04 zu berücksichtigen, wenn zusätzliche Einflüsse wie Luftspalte, mechanische Befestigungsmittel oder Niederschlagseinwirkung bei Umkehrdächern zu einer Änderung des U-Werts um mehr als 3 Prozent führen.
Weitere normierte Hinweise betreffen die Einbeziehung von Luftschichten, die Dämmwirkung unbeheizter angrenzender Räume, keilförmige Schichten, metallische Verbindungselemente oder unebene Bauteiloberflächen – sie sind ebenfalls in DIN EN ISO 6946:2008-04 detailliert beschrieben.
Tool-Tipp
U-Wert-Rechner
Online-Tool zur Ermittlung des U-Werts eines Bauteils
Detailliertes Berechnungsverfahren des Wärmestroms
Neben den vereinfachten Verfahren nach DIN EN ISO 6946:2008-04 kann bei komplexen oder inhomogenen Bauteilaufbauten auf detaillierte numerische Verfahren zurückgegriffen werden. Diese sind in der DIN EN ISO 10211:2018-03 geregelt, die die Randbedingungen und Rechenmethodik für zweidimensionale und dreidimensionale Wärmebrückenanalysen festlegt. Mit Hilfe dieser Verfahren lassen sich linien- und punktbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten (ψ- und χ-Werte) sowie Innenoberflächentemperaturfaktoren (fRsi) bestimmen, welche insbesondere für Tauwasserschutznachweise von Bedeutung sind.
Transparente Bauteile
Transparente Bauteile wie Fenster, Verglasungen, Dachflächenfenster oder Vorhangfassaden sind ebenfalls Bestandteil des energetischen Nachweises nach dem GEG. Ihre Bewertung erfolgt gemäß DIN 4108-4:2017-03.
Tool-Tipp
U-Wert von Fenstern
Online-Tool zur Ermittlung des U-Werts von Fenstern
Erdberührte Bauteile
Für Bauteile mit direktem Erdkontakt, wie Bodenplatten oder erdberührte Wände, gelten besondere Randbedingungen. Die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten erfolgt grundsätzlich nach dem Verfahren für opake Bauteile gemäß DIN EN ISO 6946, wobei der äußere Wärmeübergangswiderstand mit Rse = 0 anzusetzen ist, da kein konvektiver oder strahlungsbezogener Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft stattfindet. Diese Festlegung ist in DIN V 18599-2:2018-09, Abschnitt 6.1.4.3 enthalten. Für die energetische Bilanzierung ist darüber hinaus die DIN EN ISO 13370 heranzuziehen, die den mehrdimensionalen und zeitabhängigen Wärmetransport im Erdreich detailliert beschreibt.
Stationäre und instationäre Betrachtung
Grundsätzlich unterscheidet man in der Wärmeleitung zwischen stationären und instationären Zuständen. Die für den Wärmeschutznachweis üblichen U-Wert-Berechnungen basieren auf der stationären Betrachtung, bei der angenommen wird, dass sich die Temperaturverhältnisse auf beiden Seiten des Bauteils über die Zeit nicht ändern. Das bedeutet: Außen- und Innentemperaturen sowie der Wärmestrom bleiben konstant. Diese Annahme vereinfacht die Berechnung erheblich und ist für langfristige Mittelwerte, etwa im saisonalen Heizbetrieb, erwiesenermaßen ausreichend genau. Schwankungen im Tagesverlauf, wie höhere Wärmeverluste bei Nacht oder Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung am Tag, gleichen sich im Mittel aus.
Die instationäre Wärmeleitung hingegen berücksichtigt zeitlich veränderliche Randbedingungen. Temperatur und ggf. auch Feuchteverteilungen im Bauteil ändern sich dynamisch, etwa durch Witterungseinflüsse, Sonnenverläufe oder Nutzungsbedingungen. Solche instationären Modelle erfordern komplexe numerische Verfahren, beispielsweise für die Lösung von Fourier-Differentialgleichungen und werden vor allem in hygrothermischen Analysen eingesetzt.
Einflussfaktoren auf die Wärmeleitfähigkeit und den U-Wert
Der Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils wird maßgeblich durch die Wärmeleitfähigkeit der eingesetzten Materialien bestimmt. Diese wiederum hängt von verschiedenen physikalischen und materialbedingten Einflussgrößen ab.
U-Wert und Ökobilanz
Ein niedriger U-Wert verbessert die Energieeffizienz eines Gebäudes, da er die Transmissionswärmeverluste über die Gebäudehülle verringert. Dadurch sinkt der Heizenergiebedarf, was wiederum die CO2-Emissionen während der Nutzung reduziert. Dies ist insbesondere bei Heizsystemen, welche fossile Energieträger wie Erdgas oder Heizöl verwenden, der Fall. Auch bei elektrisch betriebenen Systemen wie Wärmepumpen oder Infrarotheizungen sinkt die indirekte Emissionslast, sofern der Strom nicht vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt.
Der energetische Nutzen eines niedrigen U-Werts sollte auch im Hinblick auf die ökobilanzielle Gesamtwirkung eines Bauteils bewertet werden. Die sogenannte graue Energie umfasst die nicht erneuerbare Primärenergie, die für Herstellung, Transport, Einbau und Entsorgung eines Baustoffs aufgewendet wird. Neben dieser Energieform werden auch die damit verbundenen grauen Emissionen, insbesondere CO2-Emissionen, zunehmend in die ganzheitliche Bewertung von Gebäuden einbezogen.
