Wärmestrom und Wärmedurchgang online berechnen

Den Wärmestrom berechnet man mit Q̇ = U · A · ΔT, also U-Wert mal Bauteilfläche mal Temperaturdifferenz, oder bei einer homogenen Schicht direkt mit Q̇ = λ · A · ΔT / d. Das Ergebnis ist die pro Zeit übertragene Leistung in Watt.

Ein Beispiel: Eine 20 Quadratmeter große Wand mit U = 2,27 W/(m²·K) und ΔT = 20 K führt zu einem Wärmestrom von rund 908 Watt. Über das Jahr gerechnet ergibt das bei durchgehender Heizperiode mehrere tausend Kilowattstunden Verlust.

Der Rechner ermittelt aus Fläche, Schichtdicke, Wärmeleitfähigkeit und Temperaturdifferenz zunächst den U-Wert und daraus den Wärmestrom, sodass du nur die bekannten Bauteilwerte eintragen musst und das Ergebnis sofort in Watt erhältst.

Typisch ist der Einsatz bei der Dämmplanung: Dieselbe Wand mit einem verbesserten U-Wert von 0,20 W/(m²·K) durch 15 Zentimeter Außendämmung verliert nur noch 80 Watt statt 908 Watt — eine Senkung des Wärmeverlusts um über 90 Prozent.

Wärmeleitung, Wärmestrom und U-Wert beschreiben verwandte, aber unterschiedliche Größen. Die Wärmeleitfähigkeit λ ist eine reine Materialeigenschaft in W/(m·K) und sagt, wie gut ein Stoff Wärme transportiert.

Der Wärmestrom Q̇ ist die tatsächlich pro Zeit durch ein konkretes Bauteil fließende Leistung in Watt und hängt von Fläche, Dicke und Temperaturdifferenz ab.

Der U-Wert oder Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²·K) fasst den gesamten Bauteilaufbau samt innerem und äußerem Übergangswiderstand zusammen und gibt den Verlust je Quadratmeter und Kelvin an.

Zwei Wände mit gleicher Wärmeleitfähigkeit können daher sehr verschiedene U-Werte haben, wenn ihre Dicke oder ihr Schichtaufbau abweicht. Der Rechner verbindet alle drei Größen in einer Berechnung.

Für eine 30 Zentimeter dicke Betonwand ergibt sich ein Schichtwiderstand von 0,143 m²·K/W und damit ein U-Wert von etwa 5,7 W/(m²·K) — mehr als zwanzigmal schlechter als ein zeitgemäß gedämmtes Außenbauteil.

Gibst du im Rechner Wärmeleitfähigkeit, Schichtdicke und Fläche ein, berechnet er alle drei Größen und macht den Unterschied zwischen Leitwert, Strom und Koeffizient unmittelbar sichtbar.

Der Wärmestrom Q̇ hat die Einheit Watt, also Joule pro Sekunde, denn er beschreibt eine pro Zeit übertragene Energiemenge. Genau genommen ist Q̇ = ΔQ / Δt, also die Wärmemenge geteilt durch die Zeit.

Der U-Wert beziehungsweise Wärmedurchgangskoeffizient hat dagegen die Einheit Watt pro Quadratmeter und Kelvin, geschrieben W/(m²·K), und gibt den Verlust pro Flächeneinheit und Grad Temperaturunterschied an.

Der Gesamtwärmewiderstand, aus dem der U-Wert als Kehrwert folgt, hat die Einheit m²·K/W. Diese Einheiten ergeben sich zwangsläufig aus der Formel Q̇ = U · A · ΔT, in der Quadratmeter und Kelvin sich herauskürzen und Watt übrig bleibt.

Der Rechner gibt jede Größe mit ihrer passenden Einheit aus. Ein GEG-konformes Außenwandbauteil hat zum Beispiel einen U-Wert von maximal 0,24 W/(m²·K); das entspricht einem Gesamtwärmedurchgangswiderstand von mindestens 4,17 m²·K/W.

Eine 30-Quadratmeter-Außenwand mit ΔT = 15 K verliert bei diesem U-Wert gerade noch 108 Watt — das sind pro 10 m² Wandfläche nur 36 Watt, weniger als eine Haushalts-Glühlampe.

Die Wärmeleitfähigkeit λ unterscheidet sich zwischen Metallen und Dämmstoffen um mehrere Größenordnungen. Kupfer liegt bei rund 400 W/(m·K), Aluminium bei etwa 235 und Stahl bei circa 50 W/(m·K).

Typische Baustoffe leiten deutlich schlechter: Beton etwa 2,1, Glas und Ziegel rund 0,8, Holz circa 0,13 W/(m·K). Dämmstoffe wie Mineralwolle erreichen nur noch etwa 0,035 W/(m·K) und bremsen den Wärmetransport damit fast vollständig.

Kupfer leitet Wärme also rund zehntausendmal besser als Mineralwolle. Für den U-Wert eines Bauteils gilt deshalb: Kleine λ-Werte stehen für gute Dämmung, große λ-Werte für starke Wärmeleitung.

Trage im Rechner immer den Stoffwert deines konkreten Materials ein, da er U-Wert und Wärmestrom direkt bestimmt.

Hochleistungsdämmstoffe wie Polyisocyanurat (PIR) liegen sogar bei λ = 0,022 W/(m·K) und ermöglichen damit bei gleicher U-Wert-Anforderung eine um rund 37 Prozent dünnere Schicht als Mineralwolle.

Gib im Rechner einfach den geänderten λ-Wert ein, um den Einfluss verschiedener Dämmstoffe auf Schichtdicke und Wärmestrom zu vergleichen.

Der Wärmedurchgangskoeffizient, also der U-Wert, wird als Kehrwert des gesamten Wärmedurchgangswiderstands berechnet: U = 1 / R_ges.

Der Gesamtwiderstand setzt sich aus dem inneren Übergangswiderstand, den Schichtwiderständen R = d / λ jeder Materialschicht und dem äußeren Übergangswiderstand zusammen. Aus dem U-Wert folgt der Wärmedurchgang über Q̇ = U · A · ΔT.

Ein Beispiel: Eine 24 Zentimeter dicke Wand mit λ = 0,8 W/(m·K) ergibt einen U-Wert von rund 2,27 W/(m²·K), eine sehr schwache Dämmung. Mit zusätzlichen 10 Zentimetern Dämmstoff bei λ = 0,032 sinkt der U-Wert auf etwa 0,28 W/(m²·K).

Der Rechner übernimmt diese Widerstandsaddition, sodass du nur Dicke, Wärmeleitfähigkeit und Fläche eingeben musst. Zum Vergleich: Für einen energieeffizienten Neubau werden Außenwände typischerweise mit U-Werten unter 0,24 W/(m²·K) ausgeführt.

Die gedämmte Beispielwand mit 0,28 W/(m²·K) liegt noch knapp darüber; 12 Zentimeter Dämmdicke erreichen mit U ≈ 0,24 W/(m²·K) bereits diesen Zielwert. Mit dem Rechner lassen sich solche Grenzfälle sekundengenau durchspielen.

Die Schichtdicke muss in Metern eingegeben werden, weil die Wärmeleitfähigkeit λ in Watt pro Meter und Kelvin angegeben wird und die Einheiten zueinander passen müssen. Im Wärmewiderstand R = d / λ steht die Dicke d im Zähler in Metern.

Setzt du versehentlich Zentimeter ein, ist der Wert hundertfach zu groß, was den Wärmewiderstand stark überschätzt und den U-Wert sowie den Wärmestrom entsprechend verfälscht. Eine 24 Zentimeter dicke Wand trägst du also als 0,24 ein, nicht als 24.

Dieser Umrechnungsfehler gehört zu den häufigsten Ursachen für unplausible Ergebnisse. Prüfe deshalb vor jeder Berechnung, dass alle Längen konsequent in Metern stehen, dann liefert der Rechner einen belastbaren U-Wert und Wärmestrom.

Gängige Richtwerte in Metern: 10 cm Außendämmung entsprechen 0,10 m, 30 cm Massivziegel 0,30 m und 2 cm Putzschicht 0,02 m.

Wer alle Schichten eines Wandaufbaus einzeln eingibt und addiert, erhält so den Gesamtwiderstand und damit einen realistischen U-Wert für das komplette Bauteilpaket.

Berechnete Wärmeverluste und echte Heizkosten weichen oft voneinander ab, weil der Rechner eine stationäre, eindimensionale Wärmeleitung mit konstanter Temperaturdifferenz betrachtet.

Reale Heizkosten hängen zusätzlich von Nutzungsprofil, Lüftung, Anlagenwirkungsgrad, Wetterverlauf, Feuchte und Sonneneinstrahlung ab.

Auch Wärmebrücken an Fensteranschlüssen, Ecken und Randzonen erhöhen den tatsächlichen Verlust gegenüber der idealen Wandmitte.

Der Jahreswärmeverlust des Rechners unterstellt zudem eine durchgehende Temperaturdifferenz, während die reale Heizperiode schwankt.

Das Ergebnis ist deshalb eine gute Vorabschätzung und Vergleichsgröße für verschiedene Dämmvarianten, ersetzt aber keine vollständige Heizlast- oder Jahresenergiebilanz.

Für verbindliche Aussagen zu Heizkosten, Förderung oder Normnachweisen solltest du eine detaillierte bauphysikalische Berechnung oder eine Fachplanung hinzuziehen.

Nutze den Wert vor allem, um die Größenordnung der Verluste zu verstehen und Dämmmaßnahmen gegeneinander abzuwägen.

In der Praxis schwankt die mittlere Temperaturdifferenz in Deutschland etwa zwischen 5 K im Frühjahr und 20 K im tiefsten Winter; der Jahreswärmeverlust weicht daher leicht von einer Hochrechnung mit konstantem ΔT ab.

Feuchte und Wärmebrücken machen den Rechenwert zu optimistisch, sobald Anschlüsse, Randzonen, durchfeuchtete Materialien oder Luftbewegung stark mitwirken.

Der Rechner betrachtet eine ideale, eindimensionale und trockene Schicht, doch feuchtes Mauerwerk leitet Wärme deutlich besser, sodass der reale Wärmestrom über dem berechneten liegt.

Wärmebrücken an Balkonplatten, Fensterlaibungen, Deckenanschlüssen oder Gebäudeecken bündeln zusätzlich Wärme und erhöhen den lokalen Verlust spürbar.

Auch Luftspalte und Konvektion in mehrschichtigen Aufbauten sind im Einschicht-Modell nicht enthalten. Der ausgegebene U-Wert ist deshalb als günstigster Fall zu lesen.

Bei drohendem Schimmel, bei Sanierungsentscheidungen oder bei Normnachweisen solltest du Feuchteschutz und Wärmebrücken gesondert bewerten und den Überschlagswert durch eine vollständige bauphysikalische Betrachtung absichern.

Typische Wärmebrückenzuschläge liegen laut DIN 4108-2 bei 0,05 bis 0,10 W/(m²·K) auf den mittleren U-Wert eines Gebäudes. Vollständig durchfeuchtetes Mauerwerk kann eine bis zu doppelt so hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen wie der Trockenwert.

Diesen erhöhten Verlust kann der Rechner mit dem trockenen λ-Wert allein nicht abbilden.