Ratgeber zur Wärmeleitzahl und Wärmeleitfähigkeit im Bauwesen

• Die Wärmeleitzahl, oft auch als Lambda-Wert (λ) bezeichnet, gibt in W/(m·K) an, wie viel Wärmeenergie durch ein Material pro Meter und pro Kelvin Temperaturunterschied geleitet wird. Die Wärmeleitzahl λ ist eine Materialkonstante und unabhängig von der Dicke des Materials.
• Wärmeleitfähigkeit Formel: Die Wärmeleitzahl wird mithilfe der Formel\(λ = {P \cdot d \over A \cdot ΔT}\)berechnet. Dabei stehen P für den Wärmefluss bzw. Wärmestrom, d für die Dicke des Materials, A für die Fläche, und ΔT für die Temperaturdifferenz zwischen den Seiten des Materials.
• Eine gute Wärmeleitzahl liegt bei Dämmstoffen zwischen 0,030 und 0,040 W/(m·K). Je niedriger der Wert, desto besser ist die Dämmwirkung. Materialien wie Vakuumdämmplatten oder Aerogele haben besonders niedrige Wärmeleitzahlen, was sie sehr effizient als Dämmstoffe macht.
• Wärmeleitzahl & U-Wert: Je dicker ein Material ist, desto besser kann es Wärme speichern und die Wärmeübertragung reduzieren. Eine dickere Schicht eines Materials mit hoher Wärmeleitzahl kann eine ähnliche Dämmwirkung haben wie eine dünnere Schicht eines Materials mit niedriger Wärmeleitzahl. Der Zusammenhang von Dicke und Wärmedurchgang wird durch den R-Wert bzw. U-Wert dargestellt.
• Mehrere Normen regen die Wärmeleitzahl, darunter die DIN EN 12524 und DIN V 4108-4. Diese legen die Bemessungswerte und Verfahren zur Berechnung der Wärmeleitzahl von Baustoffen fest, einschließlich der Bedingungen, unter denen die Messungen erfolgen, wie Temperatur und Feuchtigkeit.
• Wärmeleitzahl Tabellen nutzen: Die Wärmeleitzahlen einzelner Baustoffe können in Tabellen (siehe unten) gefunden werden, etwa in den Schneider-Bautabellen. Viele Baumärkte und Hersteller, wie Bauhaus, Obi, oder spezialisierte Webseiten, bieten diese Informationen ebenfalls an.
• WLG Bedeutung & WLS: Wärmeleitfähigkeitsgruppen (WLG) sind Einteilungen von Bau- und Dämmstoffen nach ihrer spezifischen Wärmeleitfähigkeit und wurden mittlerweile durch Wärmeleitstufen (WLS) abgelöst, die genauere Werte bieten und nicht gerundet sind. Diese Einteilung hilft, Dämmstoffe je nach Dämmleistung besser zu vergleichen.

Die Wärmeleitfähigkeit (kurz WLF; auch Wärmeleitung, Wärmediffusion oder Konduktion genannt) eines Materials beschreibt dessen Vermögen, Wärmeenergie zu leiten. Sie ist demzufolge abhängig von der spezifischen Beschaffenheit des Materials.

Damit ist die spezifische Wärmeleitfähigkeit ein quantitatives Maß, das angibt, wie viel Energie in Form von Wärme durch das Material geleitetwird. Sie gilt deshalb als Materialkonstante des Wärmestroms.

Im Bauwesen teilt man die Baustoffe gemäß ihrer spezifischen Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmeleitzahl in sogenannte Wärmeleit(fähigkeits)gruppen, kurz: WLG. Diese wird bei vielen Baustoffen herstellerseits ausgewiesen. So sagt die Angabe „WLG 040“ auf der Verpackung eines Dämmmaterials zum Beispiel aus, dass der Dämmstoff eine Wärmeleitfähigkeit von 0,040 W/(mK) = 40 mW/(mK) hat.

Die Wärmeleitzahl zählt gemeinsam mit der Dicke (Stärke) eines Materials zu den wichtigsten Kenngrößen, um die Wärmemenge zu ermitteln, die durch eine Schicht dieses Materials transportiert wird. Dazu muss man wissen, dass die tatsächliche Wärmeleitzahl zeitweise erheblich von dem (theoretisch) für einen Baustoff angegebenen Bemessungswert abweichen kann, denn sie wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter Produktionsbedingungen und Bedingungen vor Ort auf der Baustelle, wo der Baustoff zum Einsatz kommt.

Die Wärmeleitfähigkeit λist den bisherigen Ausführungen zufolge eine Stoffkonstante bei einem definierten Umgebungsklima (Temperatur und Luftfeuchtigkeit). Sie wird daher teilweise mit einem entsprechenden Index versehen, zum Beispiel λ_20/50.

Man ermittelt Bemessungswerte für die Wärmeleitzahlen einzelner Materialien im trockenen Zustand bei zehn Grad Celsius Mitteltemperatur. Demnach wird die Wärmeleitzahl auch als λ_10,tr angegeben.

Es gibt verschiedene Normen und Richtlinien, die die Wärmeleitzahl regeln, darunter: 

• die DIN EN 12524 „Baustoffe und Produkte – Wärme- und feuchteschutztechnische Eigenschaften – Tabellierte Bemessungswerte“
• die DIN V 4108-4 „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte“
• die ÖNORM B 8110-7 „Wärmeschutz im Hochbau – Teil 7: Tabellierte wärmeschutztechnische Bemessungswerte“

Die WLZ-Werte für Dämmstoffe regeln unter anderem die Normen DIN EN 13162 bis DIN EN 13171.

Das Bauwesen nutzt seit der Einführung der Europäischen Bauprodukteverordnung im Jahr 2013 drei verschiedene Größen parallel, um die Wärmeleitzahlen von Wärmedämmstoffen zu berechnen und zu kennzeichnen:

• λ als Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit nach DIN 4108-4
• λ_D als Nennwert der Wärmeleitfähigkeit gemäß CE-Kennzeichnung

• λ_grenz als Grenzwert der Wärmeleitfähigkeit entsprechend der „Allgemeinen Bauaufsichtlichen Zulassung“ (kurz: ABZ) eines Bauproduktes

Die drei Größen unterscheiden sich in ihrer Art der Ermittlung und Verwendung. Lediglich der Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit nach DIN 4108-4 lässt sich direkt zum Nachweisen bauphysikalischer Eigenschaften von Bauteilen verwenden, während die beiden anderen Wärmeleitzahlen einen Sicherheitszuschlag benötigen.

In Zeiten wie den heutigen, wo es bei Planung und Umsetzung von Bauprojekten jedweder Art auf höchste Energieeffizienz ankommt, im Bauwesen insbesondere auf Heizenergieeffizienz, ist die Kenntnis der Wärmeleitzahlen von Baustoffen unbedingt von Nöten.

Entsprechende Tabellen mit den Wärmeleitzahlen einzelner Baustoffe findet man beispielsweise in einschlägigen Fachveröffentlichungen wie die „Schneider-Bautabellen“ (Tafelwerke für Bauingenieure und Architekten, die im Bundesanzeiger erscheinen) sowie einschlägigen technischen Regeln und Normen (siehe oben).

Das Wissen um die Wärmeleitzahl eines Materials lässt die Berechnung seines spezifischen Wärmedurchgangskoeffizienten zu, der auch U-Wert genannt wird. Man berechnet ihn, indem man die Wärmeleitzahl λ durch die Dicke teilt, die das Material mitbringt, und vom R-Wert den Kehrwert bildet:

\(U = {1 \over R}\)

\(U = {1 \over {d \over λ}}\)

Demnach käme beispielsweise eine Wand aus Kalkstein, dessen spezifische Wärmeleitzahl λ = 2,2 W/(mK) ist, bei einer Dicke von 0,3 Metern (30 Zentimeter) auf den U-Wert 7,3 W/(m²K), denn 2,2 W/(mK) geteilt durch 0,3 m ist gleich 7,3 W/(m²K).