Die grundsätzlichen physikalischen Wärmetransferphänomene in Stoffen sind die Wärmeleitung, die Wärmekonvektion und die Wärmestrahlung. Der Wärmedurchgang ist stets eine Kombination aus diesen Grundsystemen. Der Wärmedurchgang durch eine Wand z. B. (etwa eine feste Wand eines Wärmetauschers zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Temperaturniveau) wird beschrieben durch die Kombination von Wärmekonvektion (Wärmeübergang) von Flüssigkeit 1 zur Wand mit dem Wärmekonvektionskoeffizienten α1 und Wärmeleitung durch die Wand mit dem spezifischen Wärmeleitwert λ des Wandmaterials und der Wanddicke d sowie Wärmekonvektion Wand zu Flüssigkeit 2 mit dem Wärmekonfektionskoeffizienten α2. Aus der Summe dieser 3 Wärmetransferschritte ergibt sich der Wärmedurchgang U mit:
bzw.
Der U-Wert als Kennzahl für den kombinierten Wärmedurchgang wird für bestimmte Anwendungen, z. B. in der Bautechnik bzw. in der Wärmetauschertechnik, für definierte Medien / Werkstoffpaarungen in Tabellenwerken angegeben.
Beispiele für einige U-Werte: Betonwand, d = 12 cm: 12,5 kJ/m2 h °C, Ziegelwand, d = 12 cm: 10 kJ/m2 h °C, Glas, d = 1 cm: 20 kJ/m2 h °C.
Je höher der U-Wert ist, um so geringer ist die Isolationswirkung bzw. um so besser der Wärmedurchgang als Energietransfervorgang bei einem Wärmetauscher.
Abb. W 7: Schematische Darstellung eines Wärmeenergietransports durch eine feste Wand. (Quelle: G. Henkel)
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