Fachartikel: Wärmestrom und Wärmebrücke
Zwei Fachartikel von Kollegen Dipl.-Ing. Peter Rauch aus Leipzig vom 03.07.2007
befassen sich mit den Diskrepanzen zwischen Theorie und Praxis, zwischen Messung
und Berechnung. Von einigen Berechnungen und Fachbegriffen abgesehen, sind die
Aufsätze auch für den Laien verständlich. Ein Problem für die
U-Wert-Fetischisten dürfte darstellen, dass Kollege Rauch seine Ausführungen mit
Messwerten hinterlegt. Ein Trost für die U-Wert-Fetischisten: man darf
hierzulande getrost die Praxis ignorieren und sich an Dogmen orientieren.
Das Problem hierbei ist hier beschrieben:
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Unrealistische Bilanzeinschätzung von Feuchte und Wärme nach
Norm
Kommentar zu den beiden Artikeln von Kollegen Peter Rauch: empfehlenswert.
DIMaGB, 21.07.2007
Wärmestrom durch eine Wand
Zusammenfassung:
Von den jeweiligen Größen zur Berechnung des Wärmestroms lässt sich nur der
Wandquerschnitt sicher bestimmen. Die Wärmeleitfähigkeit λ gilt für den
trockenen Zustand des Baustoffs. Ebenso treten erhebliche Differenzen auf, wenn
eine nicht korrekte Temperaturdifferenz für die Berechnung eingesetzt wird, wie
es bei dem genannten praktischen Beispiel mit der Wärmedämmung der Fall ist. Für
die gleiche wärmegedämmte Außenwand ergibt sich rechnerisch ein Wärmestrom
zwischen 18 bis 47 W (Formel 3 und 8), eine Differenz von 160% und damit ein
vollständig unbrauchbares Ergebnis. Dagegen hat eine massive Wand (Formel 6 und
7) "nur" eine Differenz von 40%.
Die Berechnung des Wärmestroms liefert keine hinreichend genauen Werte.
Ursprünglich wurden diese Berechnungen zur energetischen Abschätzung verwendet,
zum Beispiel für die Auslegung der Leistung einer Heizungsanlage. Mit
wärmegedämmten Fassaden fließen in die Berechnung kleine λ-Werte, die einer
großen Beeinflussung durch Feuchte unterliegen. Nach Fourier ist der im Stoff
geleitete Wärmestrom Q dem Temperaturgefälle dt/dx und der Wandfläche A
senkrecht zum Wärmestrom proportional. Da die äußere Oberflächentemperatur
unterhalb der äußeren Lufttemperatur liegt, kann diese Berechnung zur
energetischen Beurteilung einer wärmegedämmten Fassade beziehungsweise einer
Bauteilkonstruktion, wo die Oberflächentemperatur unterhalb der Lufttemperatur
absinkt, nicht verwendet werden.
Um auch für Wandkonstruktionen, die theoretisch einen kleinen Wärmestrom haben
sollen, zu aussagefähigen Ergebnissen zu kommen, sollten entsprechende
Messergebnisse in der Praxis erfasst werden, die eine hinreichende energetische
Beurteilung zulassen.
Auf die genannten ungenauen Ausgangswerte beruht auch die Berechnung des
Wärmedurchgangskoeffizienten (u-Wert), worauf sich die Energieeinsparverordnung
(EnEV) stützt.
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http://www.ib-rauch.de/bauphysik/formel/warmstro.html
Führt eine geometrische Wärmebrücke zu einem höheren Wärmestrom?
Auszug:
Zu dem Thema Wärmebrücken gibt es eine Vielzahl von Beiträgen, die mehrheitlich
die rechnerisch ermittelte Isotherme im Querschnitt oder Temperaturunterschiede
unter Hilfe von Infrarotaufnahmen zeigen. Was auf dem ersten Blick sehr einfach
aussieht, ist jedoch wesentlich komplizierter. Es wirken verschiedene
Einflussfaktoren, die der Bauphysik, Bauchemie, Konstruktion, dem jeweiligen
Standort und dem Klima zu zuordnen sind. Diese können sich zum Teil aufheben
oder auch verstärken. Hinzu kommt, dass in der Praxis sehr unterschiedliche
Sachverhalte vorliegen, sodass diese nicht differenziert zugeordnet werden
können. Wurde früher den Wärmebrücken wenig Beachtung geschenkt, so haben diese
mit den Anforderungen an den Wärmeschutz an Bedeutung gewonnen. Vornehmlich ist
die niedrige Oberflächentemperatur an der Inneseite zu beachten, da diese in
vielen Fällen zu Feuchteschäden führen.
Im nachfolgenden Beitrag werden ein Teil der einzelnen Faktoren betrachtet.
Zunächst unterscheidet man die stofflichen und die geometrischen Wärmbrücken.
Die Gleichung wird auf ruhende geschlossene thermodynamische Systeme angewendet,
z. B. im wärmeisolierten Gefäß als adiabatischer Prozess. Ein Gebäude kann nicht
als wärmeisoliertes Gefäß betrachtet werden, auch wenn 5 oder 40 cm Wärmedämmung
an die Außenwand angebracht werden. Es bleibt immer ein offenes
thermodynamisches System.
In die nachfolgende Betrachtung sollen instationäre bzw. stationäre Verhältnisse
sowie der Einfluss durch Feuchte nicht betrachtet werden.
Je weiter die Wärmeflüsse von der Ecke entfernt sind, so sind diese dann im
rechten Winkel nach außen gerichtet. Nach diesem Sachverhalt müsste an der
konstruktiven Ecke an der Innenseite eine höhere Oberflächentemperatur
vorliegen, als an der übrigen Wandfläche. Dem ist es aber nicht so.
Durch die Eckenausbildung sind die gegenüberliegenden Wandoberflächen
unterschiedlich groß. Die innere Oberfläche, die die Wärme aufnimmt, muss eine
größere Außenfläche mit Wärme „versorgen".
Auch im zweiten Beispiel wird deutlich, dass geometrische Ecken nicht
zwangsläufig zu einem höheren Wärmestrom führen.
Auch wenn diese Berechnung in der Wandecke zur Wandfläche einen kleineren
Wärmestrom ergibt, muss dies nicht der Realität entsprechen.
Bei dieser Betrachtung wurde weder die Oberflächenrauigkeit noch die
Wärmestrahlung berücksichtigt. Trotzdem lässt dieser Sachverhalt zwei
Schlussfolgerungen zu.
1. Bereits die unterschiedliche Luftgeschwindigkeit 1 m/s bzw. 2 m/s, die durch
die Konvektion an der Außenwand nach unten strömt, ergibt ein Unterschied bei
dem Wärmeübergangskoeffizienten von ca. 100%. Damit sind die Ergebnisse aus der
Berechnung der Wärmeflüsse an der Wandfläche und im Eckbereich nicht mit
einander vergleichbar.
2. Die Erhöhung der Temperatur durch Konvektion an der Innenwandoberfläche im
Eckbereich führt zu einem größeren Wärmestrom. Es ist eine energetisch
ungünstige Lösung für die Temperierung der Eckbereiche.
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http://www.ib-rauch.de/bauphysik/formel/warmleit.html
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