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Um 100 m2 Wohnfläche zu erzielen, benötigt man bei einem 2-Geschosser 2 x 50 m2. Dazu sind Innenmaße von ca. 8,0 x 8,0 m erforderlich: zieht man von 128 m2 die Treppenfläche und die Innenwände ab, verbleiben ca. 100 m2 Wohnfläche. Bei dem gewählten Außenwandaufbau kommt man auf Bruttomaße von ca. 8,45 x 8,85 m. Somit ergeben sich eine Bruttogebäudefläche von ca. 75 m2 und eine Bruttogeschossfläche von 150 m2 . Daraus ergibt sich eine Mindestgrundstücksgröße bei GRZ/GFZ=0,4/0,8 von 187,5 m2. Solch kleine Grundstücke gibt es in der Praxis nicht, es ist ein rein theoretischer Wert. Durch die Anordnung einer (mittig liegenden) tragenden Innenwand reduzieren sich die Spannweiten auf Werte, die relativ dünne Decken zulassen. Die Raumhöhen liegen mit ca. 2,80 m um ca. 30 cm über dem baurechtlichen Mindestmaß und sie sind mit diesen Höhen dazu angetan, ein ähnlich angenehmes, freies Wohngefühl zu erfahren wie in großzügig bemessenen Altbauwohnungen. Es ergibt sich eine Geschosshöhe von LH 2,80 m + 0,20 m Decke + 8 cm Fußboden = 3,08 m, die eine Treppe mit 18 Steigungen 171 / 272 mm erfordert. Quelle: Baubeschreibung zum Ko-Ne-Hauses © DIMaGB Inzwischen bin ich gefragt worden, wie ich auf eine Wandstärke von 40 cm komme. Diesen Wert, ohne Putz gerechnet, habe ich dem Faltblatt "Technische Daten" der Firma XYZ entnommen. Aber glauben Sie mir eines: ob wir eine 400er oder eine 365er Wand nehmen, mit lR 0,09 oder 0,10 - das macht den Kohl nicht fett. Dann rechnen wir eben mit 0,22 oder 0,24 oder 0,26 für u und ein NEH wird es allemal. Aber gerade auf diesen Hokuspokus (NEH, Öko-, Ultra-, Passiv-, Spar-, Energiespar- usw. usf.) verzichte ich ja. Die Leute sollen sich Häuser zum Wohnen und Wohlfühlen bauen lassen und nicht immerzu verklapst werden. Schon sind wir beim Thema: Wohnen und Wohlfühlen. Das Thema "Kosten" lasse ich mal weg, aus folgenden Gründen:
Was bedeutet Wohnen? Das ist eine Sache, die ganz dem eigenen Geschmack obliegt und nicht zuletzt von der Höhe des Bankguthabens abhängt. Angenommen, Sie sind Bankmanager in Berlin, dann verstehen Sie unter Wohnen, in einer Villa in Dahlem zu residieren (für Sie als Bankmanager kostet das an Miete marktunüblich wenig und die Renovierungs- und Umbaumaßnahmen spendiert Ihnen die Bank). Das Problem beginnt damit, dass die wenigsten Bankmanager sind. Für viel Bedeutet Wohnen deshalb, vier Wände und ein Dach überm Kopf, wenn es geht preisgünstig. Für andere wiederum müssen es unbedingt die eigenen vier Wände sein. Der eine mag es schlicht, der andere pompös oder verspielt. Dem Ami genügt sein Holzhaus, mit dem er bei Bedarf sogar mittels Tieflader umzieht; der Deutsche sieht die Sache etwas bodenständiger.. |
Wenigstens lässt sich der Begriff Wohlfühlen etwas objektivieren. das Maß dafür bezeichnet man als Behaglichkeit. Es gibt 4 Arten der Behaglichkeit:
Die thermische Behaglichkeit ist letztendlich für den Energieverbrauch in Gebäuden entscheidend. Folgende Einflussgrößen sind für sie entscheidend:
Das sind vor allem Größen, die jeder aus seinem persönlichen Erleben kennt und sie auch einzuschätzen vermag. Die letzten beiden Punkte fallen auch unter den Begriff Hüllflächentemperatur.
Was sagt uns ein erstes Darüberschauen? Bei einer Hüllflächentemperatur von bereits 20 °C empfindet man 20 °C Raumlufttemperatur als behaglich. Folglich führt eine vernünftige Hüllflächentemperierung zu Behaglichkeit und zu Energieeinsparung. Das einzige Problem: wir können nicht einfach die anderen 3 Einflussgrößen vernachlässigen! Also sind wir zu dieser Fragestellung gezwungen: wie führen wir eine vernünftige Hüllflächentemperierung herbei und wie sichern wir gleichzeitig eine Einstellung der anderen Einflussfaktoren (Raumlufttemperatur, Raumluftfeuchte und Raumluftgeschwindigkeit) auf für Behaglichkeit günstige Werte? Mit anderen Worten: wenngleich wir mit einem super U-Wert Energie einsparen (dies zumindest hinrechnen können), was hat dann der Mensch davon? Das müssen wir nun wieder hinsichtlich Behaglichkeit und gleichzeitig unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit betrachten. Außerdem ist es nicht sinnvoll, die Prozesse stationär zu betrachten. Die Realität verhält sich nicht so einfach wie ein willkürliches Modell.
Bsp Behagl1: Broschüre 'Thermische Behaglichkeit im Niedrigenergiehaus' Kommentar DIMaGB: Na, wenn´ s die dena sagt, muss es ja stimmen. |
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Eine gesicherte Erkenntnis sagt: Das Aufheizen eines Raumes erfolgt umso schneller, je kleiner die Wärmeeindringzahl b der Raumbegrenzungsflächen ist. Schauen wir mal, wie b berechnet wird: b = \/¯ c * lR * r Die Wärmeeindringzahl ist gleich der Wurzel aus dem Produkt der Faktoren c (spezifische Wärme des Stoffes), lR (Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit in W/(mK)) und r (rho, Rohdichte in kg/m3). Für alle mineralischen Baustoffe (Kalkputz, Kalkzementputz, Ziegel, Porenbeton, Beton) ist c = 1.000 J/(kg*K). Hinsichtlich der Rohdichte ist wohl jedem klar, dass Porenbeton eine höhere Rohdichte hat als Dämmstoff. Verschiedene lR-Werte lassen sich relativ leicht finden, müssen wir also ein paar Baustoffwerte zusammentragen, um mal eine Vergleichsrechnung anstellen zu können. Den Zusammenhang zwischen Hüllflächentemperatur und Behaglichkeit können wir oben sehen. Die Auskühlzeit beschreibt den Vorgang, dass eingebrachte Wärme möglichst lange im Mauerwerk verbleibt. Das ist wichtig für ein angenehmes Raumklima. Die Auskülzeit charakterisiert das Auskühlverhalten eines Außenbauteils im Winter (bzw. der Aufwärmung im Sommer). Wohnräume sind um so behaglicher, je länger ihre Auskühlzeit andauert. ta = Q x (1 / L) x 3,6 -1 [h]
Der Begriff Temperaturträgheit kennzeichnet das Verhalten eines Baustoffes oder einer Konstruktion gegenüber äußeren Temperaturschwankungen. Eine Außenwand kann den äußeren Temperaturschwankungen mehr oder weniger großen Widerstand entgegensetzen. Entsprechend schnell oder langsam folgt sie ihnen zeitlich. Die Temperaturträgheit wird durch die Wärmedämmfähigkeit als auch von der Wärmespeicherfähigkeit der Wandkonstruktion bestimmt. Ziegel halten gespeicherte wärme lange und sie geben sie erst zeitversetzt wieder ab. Die Wärmeabgabe wirkt sich insbesondere dann positiv aus, wenn die Außentemperatur sinkt und die gespeicherte Wärme zur Raumerwärmung beiträgt. So bleibt ein Haus aus Ziegeln im Winter angenehm warm und im Sommer wohltuend kühl. |
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Dämmen oder nicht dämmen - das ist hier die Frage Nehmen wir als Beispiel eine ungedämmte Betonwand (AW). Für alle Fälle (ungedämmt,
Innendämmung, Außendämmung) setzen wir wegen der Vergleichbarkeit gleiche Bedingungen
an: innen +20 °C, außen im Sommer + 60 °C und im Winter - 10 °C. Bei der ungedämmten
Betonwand ergeben sich Temperaturschwankungen von 35 K.
Die veränderten Temperaturverläufe sind mit Punktlinie skizziert. Durch eine Außenwanddämmung reduziert man die jährliche Temperaturschwankung auf 15 K, wohingegen die Innendämmung zu einer Verstärkung auf 55 K führt. Höhere Temperaturschwankungen führen zu stärkeren Temperaturverformungen und somit Rissbildungen. Eine Innendämmung ist also das beste Mittel, die Lebensdauer der Außenwand zu verkürzen. Nun der Umkehrschluss: also ist eine außen angebrachte Dämmung sozusagen ein Segen für meine Außenwand? Gehen wir zunächst mal so ran: geht es denn auch ohne Dämmung (WDV)? Ziegelbauten leisten problemlos, was die EnEV fordert. Das "Geheimnis" der Wärmedämmung des Ziegels ist die in vielen kleinen Poren eingeschlossene Luft. Im Ziegelwerk wird der Ton zunächst aufbereitet, dann fein gesiebtes Sägemehl (bei unipor-Ziegeln) beigemengt. Der Rohling wird geformt, getrocknet und bei ca. 1000 Grad gebrannt. Das ausgebrannte Sägemehl hinterlässt rückstandsfrei unzählige, kleinste Hohlräume. Diese eingeschlossenen Luft-Poren sorgen für die Wärmedämmung, denn stehende Luft ist ein hervorragender Wärmedämmer. Selbst bei freistehenden Einfamilienhäusern erreichen einschalige, 36,5 Zentimeter dicke Ziegel-Wände den EnEV-Standard ohne Mühe und zusätzliche Dämmung. Zum Material Porenbeton habe ich oben bereits Ausführungen gemacht, da muss ich mich
nicht wiederholen. Fazit: es geht ohne zusätzliche Dämmung (WDV mineralisch oder
Styropor), weil die Dämmeigenschaft des Baustoffes eine von vielen ist, die in die
Betrachtung einfließen. |
Um Zusammenhänge und Relationen zu erkennen, sollten wir mal ein paar
Materialkennwerte zusammentragen. Dazu nehmen wir die wichtigsten Baustoffe und einige
markante Größen.
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Was vermag das Speichervermögen? Das ist eine höchst interessante Frage. Ich zitiere dazu aus dem HEBEL PORENBETON
HANDBUCH Seite 247: "Während aber die Wärmedämmung den Transmissionswärmebedarf
eines Hauses bestimmt, haben Untersuchungen gezeigt, dass das Wärmespeicherverhalten nur
einen unwesentlichen Einfluss auf den Jahres-Heizwärmebedarf ausübt. "Der Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf den Jahres-Heizwärmebedarf ist
gering." Zu dieser Aussage gelangt man, wenn man folgender Literatur folgt: Jetzt könnten unsere u-Wert-Jünger begeistert aufschreien, wenn nicht eine Betrachtung im Zusammenhang mehrerer Kenngrößen angezeigt wäre: selbst wenn die Wärmespeicherfähigkeit nicht auf den Jahres-Heizwärmebedarf reflektiert, dann aber sehr wohl auf die Behaglichkeit (siehe weiter unten: sommerlicher Wärmeschutz). Außerdem wurde oben aufgeführt "wenn man folgender Literatur folgt" - was, wenn man anderer Literatur folgt? Wobei wir hier wieder an der Stelle angelangt sind, wo man fragen muss: ist also der u-Wert tatsächlich das Maß aller Dinge? Und wo man nicht umhin kommt weiterzufragen: und was ist mit der Wärmestrahlung. Gibt es noch andere Faktoren? Und: darf man die losgelöst betrachten? Hierbei geht es um Größen und Begriffe, die vor allem für die Betrachtung des sommerlichen Wärmeschutzes von Bedeutung sind. Ich möchte Sie nicht mit Formeln und Diagrammen traktieren, der Sachverhalt ist so einfach, dass ich Ihnen das auch so erklären kann. Eine Sinuskurve vom Wechselstrom kennt jeder (Kurve hoch und runter durch die Null-Linie, dann wieder hoch). Eine halbwegs konstante Raumtemperatur kann man als Annahme akzeptieren, zumindest als Ziel sich vorstellen. Dass dies bei den Außentemperaturen anders ist, wird nicht sonderlich verblüffen. Es gibt Maxima und Minima und ein ständiges Auf und Ab dazwischen (unsere Sinuskurve). Auf der Außenseite der Außenwand ist diese Kurve recht hoch (große Amplitude = großer Temperaturunterschied). Je nach Wandmaterial ist diese Kurve auf der Innenseite der Außenwand kleiner, das soll sie zumindest sein. Haben wir eine Wand aus Pappe, wird die Kurve nicht viel kleiner sein als die der Außenseite. Der Unterschied der Temperaturamplituden wäre sehr gering. Es ist also ungünstig, wenn das Temperatur-Amplituden-Verhältnis (TAV) nahe 1 liegt. Über die praktischen Auswirkungen muss man nicht rätseln: außen heiß - innen heiß, außen kühler - innen kühler. Also das berühmt-berüchtigte Barackenklima. Wir haben aber keine Wand aus Pappe, sondern eine 40 cm starke Porenbetonwand. Da können Sie sich die Temperaturkurven so vorstellen: Außenseite mit einer großen Kurve, Innenseite mit einer sehr viel niedrigeren Kurve. Da ist das Verhältnis von großer Amplitude zu einer sehr viel kleineren ganz anders als vorhin. Die praktische Bedeutung: auf der Außenseite der Außenwand können es schon mal Temperaturen sein, die zwischen 10 und 70 °C liegen. Das macht bei einem Unterschied von 60 °C eine Amplitude von 30 K. Auf der Innenseite der Außenwand ist es aber nur eine Amplitude von 2 K! Die Oberflächentemperatur verändert sich also nur um 4 °C. Das TAV beträgt nur noch 0,067. Es kennzeichnet das thermische Verhalten des Bauteils bei einer Einwirkung einer periodisch schwankenden Temperatur. Dies hat unmittelbar mit dem Speichervermögen zu tun. Die Phasenverschiebung, auch Phasenverzögerung bezeichnet, ist die Zeitspanne, die eine Temperaturwelle benötigt, um von außen durch ein Bauteil in das Innere eines Raumes zu gelangen. Bei einer Pappwand können sie diesen Wert auf 0 setzen, bei einer 30 cm dicken Porenbetonwand sind es immerhin schon etwas über 13 Stunden. Dass der u-Wert allein nicht das Maß aller Dinge sein kann, wird sogar von der Dämmstoffindustrie angegeben. Im Propaganda-Heftchen "50 Antworten zur modernen Dämmung" der Gütegemeinschaft Mineralwolle e.V. wird die Frage "Bietet Mineralwolle im Sommer auch Schutz vor Hitze?" wie folgt beantwortet: "Ja, eine gute Dämmung in Verbindung mit Wärme speichernder Masse im Innenbereich bietet einen sehr guten sommerlichen Wärmeschutz." |
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Angenehm Wohnen: Im Sommer kühl und im Winter warm Während des Hochsommers kann es in schlecht gedämmten Häusern unangenehm heiß werden. Und dies gilt auch nachts, weil massives Mauerwerk die Sonneneinstrahlung speichert und diese bei abkühlenden Außentemperaturen sowohl nach innen als auch nach außen wieder abgibt. Anders ist das bei Fassaden, die mit einem Wärmedämm-Verbundsystem (WDV-System) ausgestattet sind, dessen Dämmplatten wie eine Wärmebremse wirken. Sie sind außenseitig angebracht und verhindern so, dass sich die Mauerbildner im Hochsommer unnötig erhitzen. Im Winter wiederum verringern WDV-Systeme die Heizkosten um durchschnittlich ein Drittel und in Verbindung mit Niedertemperatur- oder Brennwertkesseln sogar um bis zu 70 Prozent, wie Praxisuntersuchungen an Beispielen gezeigt haben. Hier ist die Wärmespeicherfähigkeit des Mauerwerks von Vorteil, weil die Wärme im massiven Baustoff gehalten wird und nicht ungebremst nach außen abwandern kann. WDV-Systeme können sowohl bei Neubauten von Beginn an mit eingeplant werden als auch zur Altbau-Modernisierung eingesetzt werden. Die Fachbetriebe des Maler- und Stukkateurhandwerks verarbeiten diese energiesparenden und damit umweltschonenden Werkstoffsysteme.
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Auch in Frankreich wird gebaut, was keinen überraschen mag. Auch da werden Prorotonziegel hergestellt. Das sind die luftgekammerten mit dem herrlichen U-Wert, Sie wissen? Für den 30 cm dicken Stein wird ein Wärmedurchlasswiderstand R = 2,0 m2 °C / W angegeben. Was Wärmedurchlass- widerstand bedeutet, können Sie hier schnell nachlesen. Die Schreibweise ist kein Tippfehler, die Franzosen schreiben °C statt K. Jedenfalls, in Frankreich kennt man offensichtlich die Tatsache, dass ein Wandbaustoff nicht nur eine Eigenschaft hat, sondern mehrere, die komplex wirken. Interessant finde ich, dass ein Ziegelhersteller, der mittels Porosieren den U-Wert verbessert, sich schwerpunktmäßig mit Erscheinungen befasst, die mit dem Speichervermögen zusammenhängen.
Hier ist der Link, damit Sie sich alles im Original ansehen können: http://www.monomur-gelis.com/index2.htm (dead link!) Da nicht jeder Französisch kann, empfehle ich Ihnen die Sprachtools bei
Google.de. |
Solare Gewinne nur durchs Fenster?
Der Prototyp des KoNe-Hauses © DIMaGB hat an Fensterflächen: 12,69 m2 im OG und 14,48 m2 im EG, insgesamt 27,17 m2. Davon liegen 54% auf der Südseite. Die Wandflächen betragen ca. 213 m2 und wenn man die Fensterfläche ins Verhältnis setzt, sind 12,7 % der Fassadenflächen Fenster. Für die darf ich nach EnEV solare Gewinne berechnen. Das geht wie folgt:
Diese rd. 2.000 kWh/a kann ich gegen die errechneten rd. 8.000 kWh/a für die Transmission (Wärmeverlust über die Gebäudehülle) gegen rechnen, so dass sich der Wärmebedarf hierbei auf rd. 6.000 kWh/a reduziert. Den errechneten solaren Gewinn über die Wände, die natürlich die Wärmestrahlung aufnehmen und mittels Wärmeleitung nach innen führen, darf ich nach EnEV nicht berücksichtigen. Aber es kommt noch besser in der EnEV: "2.6 Ermittlung der solaren Wärmegewinne bei Fertighäusern und vergleichbaren Gebäuden: Werden Gebäude nach Plänen errichtet, die für mehrere Gebäude an verschiedenen Standorten erstellt worden sind, dürfen bei der Berechnung die solaren Gewinne so ermittelt werden, als wären alle Fenster dieser Gebäude nach Osten oder Westen orientiert." Das ist nun schon beinahe konsequent: vernachlässige ich den Eintrag in die großen Wandflächen, dann kann ich auch bei den Fensterflächen etwas wilder rechnen. Aber nun zurück zur Frage, ob denn nun Strahlung in die Wände rein geht oder nicht. Dazu schnell ein paar Begriffe geklärt. Absorbieren bedeutet aufnehmen, sozusagen verschlucken (Absorption A). Reflektieren bedeutet, alles zurückschicken (Reflexion R). Der Wert von A kann nicht größer sein als 1, denn mehr verschlucken als reinkommt, geht nicht. Angenommen, ein Körper verschluckt sämtliche Strahlung, die auf ihn trifft (A = 1, R = 0). Dann absorbiert er ja auch alles auftreffende Licht, also den für uns sichtbaren Teil der Strahlung. Folglich kann man ihn nicht mehr sehen (sehen kann man nämlich nur etwas, was Lichtstrahlen reflektiert). Diesen theoretischen Körper nennen die Bauphysiker einen "schwarzen Strahler". Das Absorptionsvermögen A kennzeichnet das Verhältnis von absorbierter zu einfallender Energie und in diesem Fall ist es = 1. In Wirklichkeit gibt es diesen idealen Körper nicht, denn wir können ja auch alle schwarzen Gegenstände sehen. Also müssen die Teile der Energie reflektieren, weil A < 1. Das Gegenteil vom "schwarzen Strahler" ist der "weiße Körper" in Form eines Spiegels: A = 0 und R = 1. Da er alles reflektiert, nimmt er nichts auf und folglich strahlt er auch nichts ab (eben weil er alles reflektiert). Unsere Gebäudewand ist weder ein "schwarzer Strahler" noch ein "weißer Körper". Da A + R = 1 gilt und weder A = 0 noch R = 0, liegt unsere Wand irgendwo dazwischen. Egal ob wir sie nun als "grauen Strahler" bezeichnen oder sonst wie, sie absorbiert und sie reflektiert gleichzeitig. Wie stark? Das hängt von den Materialeigenschaften ab: Oberfläche und Farbe. Fa. HEBEL hat mal für einen Versuch eine Wand schwarz streichen lassen, die ist im Sommer auf +70 °C gekommen! Das hängt mit den Frequenzen zusammen und eine schwarze Wand absorbiert mehr Wärmestrahlung als eine weiße. Dass es auf der Rauminnenseite dieser Wand nicht auch +70 °C werden, hängt mit TAV und Phasenverschiebung zusammen, was oben beschrieben ist. Aber klar ist doch wohl, dass die Wand Wärmestrahlung aufnimmt. Das ist ein solarer Gewinn, rein bilanztechnisch gesehen. Im Sommer wollen wir gar keine solchen solaren Gewinne, da haben wir Wärme satt und eigentlich ist uns Kühle lieber. Die solaren Gewinne mögen wir nur für Solaranlagen, egal ob PV oder ST. Deshalb befasst man sich ja auch für die Sommermonate mit dem sommerlichen Wärmeschutz, Zielstellung dabei: trotz Hitze draußen will ich in der Wohnung nur +20 °C haben. Gewiss nicht verblüffend: im Winter ist es anders rum, trotz Kälte draußen will ich es drinnen +20 °C haben. Von der Heizperiode spricht man ja auch nur im Zeitraum ca. Oktober - April. Dass im Sommer keiner heizt, ist klar und dann gibt es noch die Übergangszeit im Frühjar und im Herbst. Dass die Sonne im Winter nicht so stark wärmt wie im Sommer, ist auch klar. Das liegt daran, dass sie nicht so lange scheint und dass sie viel tiefer am Himmel steht. Offensichtlich hat der Energieeintrag was mit der Einstrahldauer und dem Einstrahlwinkel zu tun. Wenngleich er im Winter sein Minimum erreicht, kann man dennoch nicht von 0 sprechen, oder doch? Im Sommer verhindern wir den Hitzetod im Haus durch entsprechende bauliche Maßnahmen, weil die Sonne auf das gesamte Haus (Dach, Wände, Fenster) scheint und es somit aufheizt. Und im Frühjahr, Herbst und Winter macht sie das nicht? Ganz oder gar nicht? oder besser: viel oder wenig? Was ist die bessere Fragestellung? Ich schlage vor: die simple, die logische. Setzen Sie sich im Frühjahr, Herbst oder Winter in den Wintergarten. Wird Ihnen warm von der Sonne? Das war leicht zu beantworten. Nächste Frage: bekommt die Hauswand auch Wärme ab? Ich sage: ja, na klar. Warum denn auch nicht? Die Frage ist nur: wie viel? Wenn ich im Winter spazieren gehe und es scheint die Sonne, wenn auch nur zaghaft, und es pfeift mir kein Wind um die Ohren, wird mir schön warm. Fahr ich im Winter ins Stubai-Tal und fahr zur Mutterbergalm hoch und nehme dann den Lift, kann ich mich oben hinsetzen und muss noch aufpassen, dass ich keinen Sonnenbrand bekomme. Im tiefsten Winter. Wer´ s nicht glaubt, kann ja in´ s Gebirge fahren. Übrigens taut der Schnee nur deshalb nicht, weil er viel mehr reflektiert als er absorbiert (er kommt dem "weißen Körper" schon nahe). Doch zurück zu unserem Haus, speziell zu unserer Hauswand. Berechnen wir zunächst die
solaren Gewinne nach EnEV:
Dass im Sommer der Wärmestrom von außen nach innen geht, ergibt sich aus dem Temperaturgefälle. Genauso einleuchtend ist die Tatsache, dass im Winter der Wärmestrom von innen nach außen geht. Der Temperaturstrom geht immer in Richtung des Wärmegefälles, also von warm, nach kalt. Dass dies aber nicht rein schematisch abläuft, zeigt uns nicht nur die Situation in den Übergangszeiten. Da hat man es nicht ständig kälter, weil schnell auch mal ein paar warme Tage kommen. Außerdem geht aus der Erfahrung heraus kaum jemand davon aus, dass die Außentemperatur konstant bei einem Mittelwert liegt.
Man kann jetzt die genauen Daten zusammentragen und die Grafik um eine Kurve der gemittelten Temperatur sowie um eine Gerade des Jahresmittels ergänzen. Wesentlich ist jedoch der Umstand, dass man übers Jahr unterschiedliche Temperaturgefälle hat. Definition nach DIN 4108: Die Wärmeleitfähigkeit l gibt die Wärmemenge an, die im stationären Zustand durch eine Fläche von 1 m2 fließt, wenn senkrecht dazu ein Temperaturgefälle von 1 K/m herrscht. lR ist der Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit. Angegeben wird die Wärmeleitfähigkeit eines trockenen Baustoffes. Wie man weiter rechnet (Materialstärke dazu, Reziproke, Übergangswiderstände dazu,
u-Wert) ist in der Bauphysik für jedermann
erklärt. Betrachten wir als nächstes, was "stationär" bedeutet und wie man
die Transmissionswärmeverluste nach EnEV berechnet. Und um den praktischen Bezug nicht zu
verlieren - Formelungetüme lass ich sowieso weg -, sollen weitere Skizzen die
Gedankengänge illustrieren.
Von einem stationären Verhältnis (oder Vorgang) spricht man, wenn sich das Potential durch die Existenz der Strömung nicht ändert. Um dies zu beschreiben, benutzen die Bauphysiker die Transportgleichung, demnach ist die Stromdichte proportional dem Größenunterschied eines Potentials. Das lässt sich sowohl für elektrische Vorgänge anwenden (Ohmsches Gesetz), aber auch für die Diffusion (Farbstoff vermischt sich im Wasser auch ohne Umrühren) - und ebenso für den Wärmetransport. In der Wärmetransportgleichung ist der konstante Temperaturgradient die Wärmeleitfähigkeit. Nun gibt es aber auch eine Gleichung für nichtstationäre Verhältnisse, die der Wirklichkeit eher entsprechen. Nichtstationär bedeutet, dass der Transportvorgang das Potential ändert. Nach EnEV wird das aber nicht berücksichtigt. Ich glaube aber, dass es nur konsequent ist, den Einfluss der Wärmestrahlung von außen auf die Fensterflächen zu reduzieren, wenn man schon von einem stationären Modell ausgeht. Wenn man die Bilder oben vergleicht, kann man verstehen, dass die Linien immer bei +20 °C beginnen und bei -10 °C enden, denn das sind nun mal die Temperaturen innen und außen. Genauso gut kann sich jeder vorstellen, dass man innen viel mehr Energie verpulvert, um die gewünschten 20 °C zu halten, wenn es sich um eine Betonwand handelt. Deshalb kommt zur Beurteilung noch eine Größe dazu: die Stromdichte. In unserem Beispiel verläuft der Temperaturstrom immer von +20 °C nach -10 °C. Der Unterschied ist aber, wie stark dieser Strom ist (Vereinfachung: drehe ich den Wasserhahn weiter auf, kommt bei gleichem Querschnitt mehr Wasser raus.). Die Stromdichte der Transportgleichung wird zur Wärmestromdichte und der Koeffizient heißt Wärmeleitfähigkeit und er ist eine Stoffkonstante. Natürlich gibt es auch für die Wärmelehre eine Gleichung für den nichtstationären Bereich. Die muss ich aber hier wiedergeben, nur damit Sie erkennen, was in der Anwendung nach EnEV weggelassen wird: d T / d t = -C1 * div j (Anmerkung: über dem j muss noch ein Querstrich mit Häkchen stehen,
das bekommt man aber mit HTML nicht hin). Dabei ist die Konstante C1 die reziproke Wärmekapazität eines Körpers. Es gilt d T / d t = ( l / r * C ) * D T Die Größe l / r * C heißt Temperaturleitwert des Materials [ m2/s ] und sie ist eine charakteristische Größe zur Bestimmung der Zeit, in der sich eine Temperaturdifferenz in einem Körper ausgleicht. Die Wärmekapazität ist das Vermögen eines Körpers, Wärme zu speichern und sie hängt auch von seiner Masse ab. Die masseunabhängige Größe ist die spezifische Wärmekapazität c (gemessen in J/kg und bezogen auf 1 kg des Stoffes). Nach EnEV lässt man diese Größe weg, weil man von einem stationären Zustand ausgeht.
Beim Fenster können wir schnell ein Maß dafür angeben: 64 % der ankommenden Strahlung werden durchgelassen (Gesamtenergiedurchlassgrad gi 0,64). Ich will jetzt für die Wände nichts willkürlich festlegen, sicher ist nur: A < 1 und R < 1. genauso, wie eine Wand nicht alle Strahlung verschluckt, wirft sie sie nicht vollständig zurück. Diese Aufnahme von Wärme wirkt dem Wärmestrom aus dem Inneren des Gebäudes entgegen, genauso wie er gleichzeitig durch das Speichervermögen abgebremst wird. Wir haben einen nichtstationären Zustand. Demzufolge kann man nicht nur mit dem u-Wert rechnen. Oder wie erklärt es sich, dass man im Zeitraum Mitte April bis Mitte Oktober nicht (oder zumindest kaum) heizt, obwohl nicht durchgängig die Außentemperatur über der gewünschten im Rauminnern liegt? Nun mag man dagegen halten: was soll das, das verkompliziert doch nur die ganze Sache?! Dem habe ich zu entgegnen: die 10 Gebote zählen 279 Wörter, die Unabhängigkeitserklärung der 13 nordamerikanischen Staaten 1776 zählt 300 Wörter, die EG-Verordnung über den Import von Karamel-Bonbons 1981 zählt 25.911 Wörter. Zur EnEV gehören Anlagen mit Berechnungsvorschriften: die DIN V 4108-6 mit 46 Seiten, der Entwurf zur DIN 4701-10 mit 30 Seiten und die DIN EN 832 mit 30 Seiten. Wenn man jetzt noch die neuesten Tabellen für die Anlagen-Aufwandszahl eP dazurechnet (Mitte März ca. 70 Seiten), erhält man ein riesiges Pamphlet. Dann sei die Frage gestattet: hätte man bei diesem immensen Aufwand die ganze Sache nicht auch gleich richtig machen können? |
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Schauen wir doch mal, wie andere mit diesen Begriffen umgehen: SOLARE GEWINNE = Die durch die Verglasung einfallende
Sonnenenergie wird im Haus in Wärme umgewandelt, diese Energie ist gratis und sollte gut
genutzt werden! Aus diesem Grund ist es wichtig, das Haus nach Süden zu orientieren, d.h.
die Wohnräume in den Süden zu legen und die Fenster nach Süden auszurichten. Im Gegensatz zur Nutzung durch Kollektorsysteme (aktive Nutzung) kann die Sonnenenergie
auch direkt zur Gebäudeheizung, d.h. passiv, genutzt werden. Das Sonnenlicht dringt durch
die Fenster ins Gebäude ein und erwärmt dadurch die Wohnräume. Die so zugeführte
Energie (häufig auch als solare Gewinne bezeichnet) muss nicht durch die
Heizungsanlage aufgebracht werden. Dadurch ergibt sich eine Einsparung beim jährlichen
Heizwärmebedarf. Um diesen Vorgang genauer zu verstehen, müssen wir zunächst die
Energiebilanz eines Gebäudes betrachten. Die Heizwärmebilanz berücksichtigt sämtliche
Energieverluste und Energiegewinne, die durch die Nutzung eines Gebäudes entstehen, sowie
den erforderlichen Heizwärmebedarf, der durch die Heizungsanlage zugeführt werden muss
Roland Kraus und Franz Feldmeier Zur Optimierung der passiven Solarenergienutzung von opaken Wandaufbauten
sind im Rahmen eines umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprojektes,
die Energieumsätze an einer Vielzahl von Aufbauvarianten quantifiziert
worden. Die Berechnungen wurden mittels eines dynamischen
Simulationsprogramms durchgeführt, welches das instationäre thermische
Verhalten der Bauteile in Abhängigkeit von den repräsentativen Wetterdaten
eines "Kurzreferenzjahres" abbildet. Ein Bezug der Energiegewinne und
-verluste auf die mittlere Lufttemperaturdifferenz ermöglicht eine einfache
Darstellung der Ergebnisse mit einer einzigen Kennzahl. Der Vergleich der
Berechnungsergebnisse mit Meßergebnissen eines Feldversuches ergab eine sehr
gute Übereinstimmung. |
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Strahlungslufttemperatur - Gemessene Werte Im Februar 1992 hat die EMPA (Eidgenössische Material-Prüfanstalt, Schweiz) in
Zürich Messungen durchgeführt, die den Zusammenhang zwischen
Wandoberflächentemperaturen und dem Einfluss der Speichermasse belegen. Die Außenlufttemperatur lag im Beobachtungszeitraum zwischen 0 und -10 °C. Auf der Südfassade wurden Strahlungsintensitäten bis zu 850 W/m² gemessen
(19.02.1992, 14:00 Uhr). Quelle:Frank, ETHZ Spezialfragen der Bauphysik, 17.01.2003, EMPA-Daten von 02.1992 |
Diesen Beitrag aus dem Bauherren-Forum bei DIMaGB.de
vom 07.04.2002 Weitere Irrtümer Wenn etwas zu vergleichen ist, darf man nur vergleichbares vergleichen. Dämmstoffe vermindern den Wärmefluss bei Temperaturdifferenzen. Und das ist hauptsächlich im Winter der Fall. Im Sommer geht es um Strahlung.
Und solange die Oberflächentemperatur weit unter der Gleichgewichtstemperatur liegt, wird Strahlung eingeprägt und der eintretende Wärmestrom ist fast unabhängig vom Material. Wegen der geringeren Speicherung der Dämmstoffe wird der Wärmestrom fast durchgereicht. Das bedeutet die Wärmemenge die im Sommer am Tag das Gebäude aufnimmt, ist fast unabhängig vom Wandaufbau.
Ohne Wandmasse muss die Einrichtung die Wärme aufnehmen, bei Wandmasse übernimmt die Wand einen Teil dieser Aufgabe. Das Erstaunen über das nachfolgende Zitat resultiert also nur aus dem Nichtverstehen von Dämmung und Speicherung: - Dass der u-Wert allein nicht das Maß aller Dinge sein kann, wird sogar von der Dämmstoffindustrie angegeben. Im Propaganda-Heftchen "50 Antworten zur modernen Dämmung" der Gütegemeinschaft Mineralwolle e.V. wird die Frage "Bietet Mineralwolle im Sommer auch Schutz vor Hitze?" wie folgt beantwortet: "Ja, eine gute Dämmung in Verbindung mit Wärme speichernder Masse im Innenbereich bietet einen sehr guten sommerlichen Wärmeschutz." Das nachfolgende Zitat ist nur möglich, wenn man die EnEV nicht kennt. EnEV § 3 (2) -> EnEV Anhang 1 punkt 2.1 -> DIN V 4108-6: 2000-11 Punkt &.4.5 Solare Wärmegewinne opaker Bauteile. Und Wände sind opake Bauteile. Damit wird der solare Eintrag korrekt berechnet: - Was aber ist mit den Wandflächen? Das, was ich hier skizziert habe, ist die Denkweise der EnEV. Ich bin kein Bauphysiker, aber so viel weiß ich: die Sonnenstrahlen halten sich nicht an die EnEV, sie dringen in die Wand ein. Auch das nachfolgende Zitat zeugt von wenig Praxis. Es ist nicht verboten, für jedes konkrete Fertighaus einen standortspezifischen Nachweis zu führen. Aus Kostengründen sind die Fertighausfirmen nicht gewillt für jedes konkrete Objekt den jeweils zutreffenden Nachweis zu erstellen. Aus diesem und sicherlich nur aus diesem Grund ist den Fertighausfirmen ein allgemeiner Nachweis erlaubt worden: - Aber es kommt noch besser in der EnEV: "2.6 Ermittlung der solaren Wärmegewinne bei Fertighäusern und vergleichbaren Gebäuden: Werden Gebäude nach Plänen errichtet, die für mehrere Gebäude an verschiedenen Standorten erstellt worden sind, dürfen bei der Berechnung die solaren Gewinne so ermittelt werden, als wären alle Fenster dieser Gebäude nach Osten oder Westen orientiert." Allgemein gilt, die Berechnung des Heizleistungsverlauf mit Berücksichtigung der Speichermasse zeigt dessen starke Abhängigkeit von der Speichermasse und deren Verteilung innerhalb der Wand. Wenig Speichermasse bedeutet starke Heizleistungsspitzen und erfordert ggf. eine größere Heizquelle. Aber und das ist die Aussage, die sich eindeutig verifizieren (bestätigen) lässt die Gesamtheizenergie über die Heizperiode ist praktisch nur vom U-Wert abhängig.
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TWD - die "solare Wandheizung" Wer sich mit diesem Thema befasst hat, weiß, dass sich zwei Branchenriesen (Fa. C. und Fa. S.) damit befasst haben und es gibt auch einige wenige Pilotprojekte. Dass die Systeme unterschiedlich gut gelungen sind, will ich nicht zum Thema machen. Eines aber haben sie gemeinsam: sie sind sündhaft teuer. Das ist zwar bei Pilotprojekten generell so, jedoch muss es Gründe geben, dass man sich entschlossen hat, diese Technik nicht weiter zur Massenreife zu führen. Ich gehe mal davon aus, dass Aspekte der Wirtschaftlichkeit zu dieser Überlegung führten. Die Überlegung: bei konventionell gedämmten Fassaden lassen sich kaum bis gar keine nutzbaren solaren Wärmeerträge gewinnen. Da der Dämmstoff eine Weiterleitung verhindert und weil eine Reflektion an der Oberfläche stattfindet, erwärmt die Sonne gerade mal die Oberfläche des WDS. Also hat man die TWD erfunden: die transparente Wärmedämmung. Die Verluste durch Reflektion und Rückstreuung sind gering - entsprechend ist der Wärmegewinn hoch. Man schneidet ein Fenster in das WDV und setzt dort die TWD ein, sie lässt Sonnenstrahlung bis zur Wand durch und dann geht ein Wärmestrom ins Gebäude. Ich zitiere aus S. 5 des Prospektes der Fa. C.: "Betrachtet man dagegen über einen größeren Zeitraum hinweg sowohl die Wärmeverluste als auch solaren Wärmegewinne, ergibt sich während der Heizperiode in der Regel ein durchschnittlicher raumseits gerichteter Wärmestrom durch die Wand, obwohl in dieser Zeit die Außentemperaturen wesentlich unter den Raumtemperaturen liegen." Bei dem Versuch kam man auf ein TAV von 18-29 / 15-60 = 11/45 = 0,24 bei einer Phasenverschiebung von 4-6 Stunden. Dabei liegt die Strahlungsamplitude zwischen 75 und 325 W/m2 beim Absorber und zwischen 85 und 150 W/m2 auf der Innenseite. Je nach TWD-System kommt man auf 50-70 bzw. 80-100 kWh/m2 je Heizperiode. Zurück zur Ausgangsposition: ich habe oben "Unsinn" von mir gegeben, was meinen Koautor zu folgender "Richtigstellung" veranlasste: "Aber und das ist die Aussage, die sich eindeutig verifizieren (bestätigen) läßt die Gesamtheizenergie über die Heizperiode ist praktisch nur vom U-Wert abhängig." Wie ist diese Überlegung nun mit der Praxis vereinbar? Zunächst hat das einfache System der TWD - Modulrahmen mit MAKROLON-Stegplatten vor schwarz beschichteter Außenwand - einen u-Wert von 0,9 W/m2K. gh wird für diffuse Strahlung mit 0,42 angegeben, geff mit 0,35. Über die gesamte Heizperiode kommt man bei einem Beispiel auf 75 kWh/m2 bei Süd- und auf immerhin 57 kWh/m2 bei SW-/SO-Ausrichtung.
So weit zu den theoretischen Voraussetzungen, die ja auch schon in die Praxis umgesetzt wurden. Nun komme ich aber wieder dahergenörgelt mit folgendem "Unsinn": Wenn sich bei konventionell gedämmten Fassaden kaum bis gar keine nutzbaren solaren Wärmeerträge gewinnen lassen und man während der Heizperiode in der Regel einen durchschnittlichen raumseits gerichteter Wärmestrom durch die Wand erreichen kann - warum verhindert man dann die solare Einstrahlung durch ein WDV, um dann Löcher hinein zu schneiden, die ebendiese Strahlung nach innen wirken lassen? Wenn aber doch der u-Wert das Maß aller Dinge ist, wie ist dann ein solarer Gewinn möglich? u-Wert-mäßig betrachtet, genügt die TWD-Konstruktion zzgl. Luftzwischenraum und Massivwand gerade mal für ausreichende bis gute Dämmeigenschaften. Dafür baut man aber doch nicht so teuer! Wenn sich also ein Wärmeertrag ergibt, warum lassen wir nicht ganz einfach die gesamte Dämmung weg und sichern so einen solaren Ertrag? Dann können wir mit der ganzen Wandfläche rechnen (zumindest auf der Südseite, das TWD soll ohnehin nur üblicherweise bei 30% der Südfassade liegen). Zugegeben, diese Überlegungen sind noch unausgereift. Zum einen streicht keiner die Außenwand schwarz und vernünftige Daten für Absorption und Reflektion der Wand gibt es nicht (weil die bislang nicht interessiert haben). Aber mich bestärken diese Denkansätze darin, dass der u-Wert allein nicht zur Betrachtung ausreicht und dass man nicht umhin kommt, die Wärmestrahlung in die Betrachtungen stärker einzubeziehen - es sei denn, man sperrt sie aus mittels WDV. PS: so eine Anlage können Sie sich z.B. in Berlin ansehen. Wo? |
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Mit der Thematik Bei diesen Prismenplatten handelt es sich dermaßen um high tech, dass die Trinkröhrchen- und Stegplattenmodelle von C. und S. schon einfach anmuten. Mit diesen (optischen) Prismenplatten sollen gezielte Durchlässe der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit vom Einfallwinkel erzielt werden. Aber damit möchte ich Sie nicht traktieren, wer sich mit Transmissionskoeffizienten in Abhängigkeit von Azimut- und Höhenwinkel befassen mag, kann es ja nachlesen (Quelle: s.o.). Auch wird es Gründe geben, warum diese Technik nach 4 Jahren noch nicht zur Anwendung gekommen ist. Vielmehr interessant sind die gemessenen Werte zur Einstrahlung. Bevor Sie sich die Grafiken ansehen, wollen wir uns noch die Kernfrage rekapitulieren: Wenn es die solaren Gewinne für die TWD gibt, warum dann nicht auch für die Außenwand ohne die TWD? Um sich über die Rahmenbedingungen zu informieren - eine Ziegelwand oder eine Putzwand wird sicher andere Oberflächeneigenschaften besitzen, als eine Prismenscheibe - können Sie hier nachlesen: Zurück zu dem Forschungsbericht. Eine nicht uninteressante Feststellung kann man treffen, wenn man aus der Tabelle zum Transmissionskoeffizienten in Abhängigkeit von Azimut- und Höhenwinkel mal die Werte heraussucht, die mind. 98-90% bringen.:
Diese Werte werden noch mal interessant, wenn wir uns mit Überlegungen zu idealen Hausgeometrien befassen (wobei die Prismenscheiben vertikal angeordnet und nach Süden ausgerichtet sind). Azimut = 0° bedeutet genaue Südausrichtung, Azimut 40° ist schon fast SSO bzw. SSW. Schauen wir uns jetzt die Diagramme zu Betrahlungsstärken, Strahlungssummen, Globalstrahlung und Wärmefluss an. Dabei bin ich so frei, die Werte für den Sommer wegzulassen, weil das Thema "sommerlicher Wärmeschutz" mit den Betrachtungen zum TAV ausführlich genug behandelt sein mag. Dank des Speichervermögens der Massivwand hat man es im Sommer erträglich im Gebäudeinneren, ohne dass ich mir über zusätzlichen Hokuspokus (Verschattung, Kühlung) Gedanken machen muss.
Was sagen uns diese Diagramme?
Ich kann auch rechnen: Die Summe der täglichen Strahlungssummen im Zeitraum Oktober - April beträgt rd. 26 kW/m2, die Summe des monatlichen Heizenergieverbrauchs ca. 10.750 kWh. Beim Unterschied der Monatslängen dürfte es egal sein, ob man mit arithmetischem oder mit geometrischem Mittel rechnet. Man bräuchte demnach rd. 415 m2 Südfassade, um über die solaren Gewinne den Heizenergiebedarf abzudecken. Diesen Wert erreicht man bei einem Einfamilienhaus wohl kaum. 54 m2 sind da eher realistisch (siehe ganz oben: unser Beispielgebäude, 2 x 3,08 x 8,85 m = 54 m2), das sind dann aber nur noch rd. 13% der Soll-Fläche. Rechne ich noch den Absorptionskoeffizient der Solarstrahlung von Vormauerziegeln oder mineralischem Putz mit 0,7 dazu, kommt man auf ein Ergebnis von immerhin noch 9,1 %. Was bedeutet das? 9,1 % mögen relativ wenig sein, jedoch kostet mich der Aufwand, den Absorptionskoeffizient der Solarstrahlung der Außenwand möglichst hoch zu gestalten, nur ein Bruchteil vom WDVS, geschweige denn einer TWD (ob nun mit oder ohne Prismenscheiben).
Selbst, wenn es nur Spitzen um die 150 W/m2 sind (es gibt ja nicht nur klare Tage) -
dieser Anteil ist dazu zu rechnen. Und man muss bedenken, dass 500 W/m2 anders
ausgedrückt 0,5 kW/m2 sind. Zum Relationsverständnis: das entspricht der täglichen
Strahlungssumme (kW/m2) an der Südfassade aus direkter Strahlung an klaren Tagen in den
Monaten Mai - August.
Der Wärmefluss in die Solarwand an einem klaren Sommertag beträgt mit 240 W/m2 nur 58% des Wärmeflusses in die Solarwand an einem klaren Wintertag mit ca. 410 W/m2. Entscheidend erscheint mir die Tatsache, dass es sich um einen Wärmefluss in die Wand hinein handelt. Wer kennt nicht das alte physikalische Prinzip "actio = reactio" oder "Kraft = Gegenkraft"? Das bedeutet, jede Kraft ruft eine Gegenkraft hervor, wobei sich entgegengesetzt wirkende Kräfte aufheben. Das ist auch auf die Wärmeströme anzuwenden: der Wärmestrom von innen nach außen (Transmissionswärmeverlust) wird um diese 0,4 kW/m2 reduziert. Solare Gewinne reduzieren die Transmissionswärmeverluste - sofern man sie zulässt und
sie nicht konstruktiv unterbindet. Natürlich müsste man genauer rechnen und erst mal das
geometrische Mittel im Zeitraum 6.00 - 18.00 Uhr bestimmen. Aber auch 0,275 kW/m2 gehen in
die Bilanz ein. Es scheint aber noch besser zu gehen, ich zitiere:
Wenn solare Gewinne und die Speicherfähigkeit des Gebäudes in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen, lassen sich neben einer Verbesserung der Sommertauglichkeit auch Heizenergieeinsparungen von bis zu 20% erreichen. Durch die Verwendung von transparenten Wärmedämmmaterialien werden zusätzlich zur Reduzierung der Wärmeverluste durch die Dämmeigenschaften die Wärmeverluste durch Solargewinne weiter reduziert bzw. bei einem Nettogewinn diese für die Gebäudebeheizung genutzt. Quelle: http://www.energytech.at/architektur/portrait_kapitel-4.html |
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Und noch mal das Thema "TWD" aus dem deutschsprachigen Ausland: TRANSPARENTE WÄRMEDÄMMUNG: Bei konventioneller (nicht durchsichtiger oder opaker)
Wärmedämmung wird der Wärmefluss von innen nach außen verringert. Bei transparenter
Wärmedämmung (TWD) sollen zusätzlich solare Gewinne ins Haus gebracht werden. Die
Systeme reichen von transparenten Kunststoffplatten aus Granulat bis hin zu
Papierwabenstrukturen, die mit Glas abgedeckt werden. Probleme: Die Kosten verhindern oft die Ausführung einer transparenten Wärmedämmung, da ein solches System wesentlich teurer ist als konventionelle Wärmedämmung. Die solaren Gewinne sind durch Fenster günstiger zu haben, insbesondere auf Leichtbauwänden scheinen TWD-Systeme nicht sehr sinnvoll. Manche TWD-Systeme scheinen auch Probleme mit der Langzeitbeständigkeit zu haben. Hier
muss man bereits ausgeführte Systeme aus Referenzlisten des Herstellers besichtigen.
Generell lässt sich sagen, dass TWD-Systeme derzeit ökonomisch selten konkurrenzfähig
sind, da die Material- und Arbeitskosten oft zu hoch sind. Aus ökologischen Gründen sind
die Systeme durchaus verwendbar, bei Sanierungen und in Einzelfällen stellt die TWD in
bestimmten Fällen eine sinnvolle Alternative dar. HERSTELLER VON TWD-SYSTEMEN Die Fa. sto hat ein TWD-System aus Kapillarröhrchen im Programm, die mit
durchsichtigem Glaskugelputz abgedeckt werden: www.sto.at/ Die Fa. capatect hat ihre TWD-Systeme bereits wieder vom Markt genommen. Weitere TWD-Systeme gibt es von der Fa.Okalux www.okalux.de/produkte_kapiluxh.htm
(dead link, 30.01.2005) Quelle: http://www.energiesparhaus.at/gebaeudehuelle/twdhersteller.htm
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Wie primär ist denn die Primärenergie? Der neue Ansatz bei der EnEV besteht darin, dass man den Primärenergieeinsatz bei der Energiegewinnung betrachtet. Um das einfach zu beschreiben: mit dem hohen Faktor 3 bei Einsatz von Strom bedeutet das: um 1 kW Energie (zum Heizen) zu erzeugen, verbraucht man 3 kW bei der ursprünglichen Bereitstellung. Die Verluste ergeben sich aus dem ungünstigen Wirkungsgrad sowohl bei der Herstellung (Kraftwerk) als auch beim Transport (Hochspannungsleitung). Die Idee ist löblich, jedoch frage ich mich, warum man bei der Betrachtung des Energieeinsatzes an der Stelle aufhört. M.E. müsste man nun noch den Aufwand zur Herstellung der Baustoffe für die relevanten Bauteile betrachten. Das bisschen Mehr an Aufwand kann bei dem Ungetüm EnEV mit allen Anlagen und nach geordneten Vorschriften nicht so gravierend sein. Unter "Baustoffe für die relevanten Bauteile" verstehe ich die Materialien für die Außenwände bzw. die Fassadenelemente sowie Dämmstoffe für Sohle und Dach. Die Dachendeckung an sich und die Betonsohle lassen wir bei dieser vergleichenden Betrachtung weg, denn es dürfte schwer fallen, ein Gebäude ohne diese zu errichten. Gleichwohl eine Gebäude ohne Außenwände undenkbar ist, kann sich jeder unschwer eine Außenwand ganz ohne Dämmung (WDV) vorstellen. Dazu baut man mehr oder weniger dicke Wände aus Hochlochziegeln, Poroton oder Porenbeton. Die dämmen auch ohne zusätzliche Schichten, mit denen man sich Diffusionsprobleme schafft. Um die Betrachtung verständlich zu machen, vergleichen wir ein und dasselbe Haus (siehe
oben) in 2 Varianten: Worin besteht das Ziel, diese Wand zu errichten? Sicher eine blöde Frage, aber ist die Antwort so einfach? Versuchen wir eine komplexe Betrachtung, ohne uns über die Wertigkeit der Rangfolge zu streiten:
Gerade 5. betrachte ich im Komplex, weil ich das für realistisch und wirklichkeitsnah halte. Es geht darum, ein angenehmes Raumklima zu schaffen und dabei Energie zu sparen. Dieses Ziel erreiche ich auch mit einer Betonwand und knüppeldicke Dämmung drauf, aber auch mit sündhaft teurer Dreifachverglasung. Allerdings habe ich bei den 2 Beispielen ein Problem mit der Hüllflächentemperatur. Müssen wir bei der Frage nach Energieeinsparung nicht auch daran denken, wie viel Energie aufgewendet wird, um die benötigten Baustoffe herzustellen? Besteht das gesellschaftliche Anliegen darin, jede Menge Energie zu verpulvern, um Heizenergie zu sparen? Ich denke: nein. Und warum geht man dann in der Betrachtung nach EnEV nicht so weit? Ich denke: das ist bereits an anderer Stelle hier im Infobereich behandelt ("Wem nützt es?"). Nun, wenn die EnEV es nicht tut, unternehmen wir eben mal hier den Dabei klammere ich die Betrachtungen zu den Recycling-Möglichkeiten mal aus. Es wäre mir ganz einfach zu albern, einen Vergleich zwischen großformatigen Porotonelementen mit Putzresten dran und einem WDV (Kunststoffputz, Gewebe, Dübel, Spachtel, MiWo oder Styropor) zu ziehen (das ist genauso ein Blödsinn wie die Recycling-Lüge zum Grünen Punkt). Vergleichen Sie doch selbst den Milchkarton (Pappe, Alu, Kunststoff) mit einer Pappe (Pappe = Pappe). Auch die Transportvorgänge lassen wir unberücksichtigt. Es ist doch egal, ob Mineralwolle oder Porenbeton unökonomisch und umweltfeindlich per Lkw herumgekutscht wird, anstatt mit der Bahn transportiert zu werden. Da mindern Paketierung und Palettierung das Übel wenig. Nur mal als Relation: der spezifische Primärenergieverbrauch beträgt beim Lkw-Transport rd. 800 Wh/tkm, beim Transport per Schiene oder Binnenschiff sind es gerade mal 250 bzw. 244 Wh/tkm.
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| *** Energetik beim Ziegelbau Beide Baustoffe (gemeint sind Ziegel und Polystyrol, M.B.) werden mit irrsinnig viel
Energie hergestellt, der Nimmt denn das gar kein Ende? Jetzt muss der Ziegel aber auch noch vermauert werden, die Maurer werden durstig und saufen daher viel Bier aus Flaschen. Wahnsinn, auch das Glas, aus dem die Bierflaschen gemacht werden, muss bei über 1000 °C erschmolzen werden, das Etikettenherstellen geht auch nicht ganz ohne Energie, Flasche in den Glascontainer, Dieselverbrauch, wieder einschmelzen, wieder Energie verpulvert. Keine Wandschlitze geplant, Kompressor muss her, Dieselverbrauch, Kronenkorken oder Bügelverschluss, so oder so Energieverbrauch, Ziegelmuster verschicken, Energieverbrauch, nach hundert Jahren abreißen, Energieverbrauch, Dreckszeug, diese Backsteine, erwiesenermaßen die Hauptschuldigen an Klimakatastrophe, strafrechtlich von Belang?, Finger weg von dem Zeug. Wie edel ein Haus aus Steinwolle, hingestellt, Pappdach drauf, Haushaltskerze reicht zum Heizen, bei strenger Kälte Partie veranstalten und Abwärme der Gäste nutzen. Kleiner Nachteil bei Schlagregen durch energieaufwendiges Trockenföhnen mit Energieverbrauch oder besser, bei Regenwetter das sehr leichte Haus in eine Scheune schieben. Wie kann bei all dem die Antwort noch schwer fallen? Quelle: eine leicht extrahierte E-Mail von Architekt Christoph Schwan |
Der Einfluss der Außenwände auf die Energiebilanz der Gebäude Mit Erstaunen konnte ich im Mai 2002 vernehmen, dass man bereits 1996 in Finnland herausgefunden hat, dass die Rechnerei mit den U-Werten Ergebnisse liefert, welche keineswegs praxistauglich sind. Was sagt uns das? Mit dem Lichtenfelser Experiment experimentiert man nicht nur in Deutschland herum und genau wie hierzulande werden die Ergebnisse nicht der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Also leiste ich hiermit meinen bescheidenen Beitrag, dem Versuch der Massenverblödung und - verblendung einen Riegel vorzuschieben. Ich bin mir sicher, dass wieder einige "Physik-Experten" aufschreien werden, aber sollen sie mal. Bemerkenswert finde ich das Forschungsergebnis der Finnen bezüglich solarer Gewinne. Bei denen scheint ja noch weniger die Sonne als bei uns - und dennoch haben die in Finnland eine Umkehrung des Wärmestroms infolge Sonneneinstrahlung gemessen! Der Bericht zu den Versuchen und den Forschungsergebnissen ist in Englisch verfasst. Ich war so frei, es für Sie zu übersetzen. Ich wünsche gute Unterhaltung und vor allem: viele wertvolle Erkenntnisse und Einsichten. Der Einschätzung der Finnen möchte ich mich anschließen: |
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| Impact of the Exterior Wall Structure on the Energy Efficiency of Building |
Auswirkung der Außenwandstruktur auf die Energie-Bilanz des Gebäudes |
| THE INFLUENCE OF EXTERNAL WALLS TO ENERGY BALANCE OF BUILDINGS | DER EINFLUSS DER AUSSEN- WÄNDE AUF DIE ENERGIEBILANZ DER GEBÄUDE |
| Thermal insulation capacity of six different external walls is studied in test buildings which are identical excluding the wall materials. The research project started in 1996 at Tampere University of Technology in cooperation with Technology Development Centre of Finland (Tekes) and five building product manufactures. | Das thermische Dämmvermögen von sechs unterschiedlichen Außenwänden wurde an Testgebäuden studiert, die bis auf die Wandmaterialien identisch sind. Das Forschungsprojekt, das 1996 an der Tampere Universität für Technologie in Zusammenarbeit mit dem Technologieentwicklungszentrum von Finnland (Tekes) begonnen wurde, wird von 5 Bauproduktherstellern unterstützt. |
| Thermal behaviour of different wall structures, the actual proportion of energy consumed for the heat losses through the external walls of the building and the uncertainties in simplified calculation methods for annual energy consumption through the building envelope are the main issues to be examined. | Das thermische Verhalten der unterschiedlichen Wandstrukturen, der tatsächliche Anteil an Energieverlusten über die Außenwände des Gebäudes und die Unsicherheiten bei vereinfachten Berechnungsmethoden für den jährlichen Energieverlust über die Gebäudehülle sind die zu überprüfenden Schwerpunkte. |
| There are six different external wall materials included: log wall, insulated log wall, brick wall, insulated brick wall, block wall of autoclaved aerated concrete and polyurethane-insulated wooden frame wall. During the heating season the indoor air temperature is kept constant at 20 °C. All the measurements and the circumstances inside the buildings are controlled by a computer system. | Es wurden sechs unterschiedliche Materialien der Außenwände untersucht: Blockhauswand (Holz), gedämmte Blockhauswand, Ziegelsteinwand, gedämmte Ziegelsteinwand, Blockwand aus Porenbeton und polyurethan-isolierte Holzrahmenwand. Während der Heizperiode wird die Innenlufttemperatur konstant bei 20 °C gehalten. Alle Werte und die Zustände im Gebäudeinnern werden durch ein Computersystem kontrolliert. |
| Results of the research up to now | Bisherige Resultate der Forschung |
| · The measured amount of energy consumption conducted through the structures of the building envelope is less than the result from the calculations derived from instructions given in the building code. | ·Die gemessene Menge des Energieverlustes über die Gebäudehülle ist kleiner als das Resultat der Berechnungen, die gemäß Vorschrift Bau-Code ausgeführt werden. |
| · The amount of energy loss through a well insulated light-built external wall is about 20 % less and in the case of a massive external wall about 30-40 % less than the calculated values respectively. | ·Die Menge des Energieverlustes durch eine gedämmte Außenwand ist ungefähr 20 % geringer bzw. im Fall von einer massiven Außenwand sogar über 30-40 % kleiner als die errechneten Werte. |
| · The heat loss can be more accurately estimated by the current method based on U-values in a well insulated light-built external wall than in a so-called massive non-insulated external wall where thermal behaviour is substantly influenced by the heat capasity of the material as well as the thermal conductivity. | ·Der Wärmeverlust kann mit den herkömmlichen Methoden auf der Grundlage der U-Werte nur für eine gedämmte Außenwand genauer eingeschätzt werden als für eine so genannte nicht gedämmte Massivwand, deren thermisches Verhalten genauso gut durch das Speichervermögen des Materials beeinflusst wird wie durch die Wärmeleitfähigkeit. |
| · In calculations the temperature distribution of the wall is estimated to be linear and constant during a period of 24 hours. In reality temperatures in the wall are constantly changing and the heat flow can turn even to the opposite direction because of the solar radiation. In certain weather conditions external walls can also storage heat due to the heat capacity and other characteristics of the wall material. | ·In den Berechnungen wird die Temperaturverteilung der Wand geschätzt, um innerhalb einer Periode von 24 Stunden linear und konstant zu sein. In Wirklichkeit aber ändert sich die Temperatur in der Wand ständig und der Wärmestrom kann sogar in die entgegengesetzte Richtung führen infolge der Solarstrahlung. Unter bestimmten Wetterbedingungen können Außenwände Wärme auch speichern, je nach Wärmekapazität und anderen Eigenschaften des Wandmaterials. |
| · The heat transmission through building envelope should not be calculated using the area specified with the outside dimensions of the structures beacuse the heat flow through the corners of a building differ from that of the middle parts of the wall. | ·Die Wärmeübertragung durch die Gebäudehülle sollte nicht mit der Fläche errechnet werden, die durch die Außenabmessungen der Bauteile gegeben werden, weil der Wärmedurchfluss durch die Ecken eines Gebäudes sich von der der mittleren Teile der Wand unterscheidet. |
| The increased thermal conductivities only apply to special purposes, for instance to ensure the calculations of maximal heating power in winter time to be on the safe side. | Die höheren Wärmeleitfähigkeiten sind nur auf besondere Fälle anzuwenden, zum Beispiel um mit den Berechnungen der maximalen Heizungsenergie in der Winterzeit auf der sicheren Seite zu liegen. |
| · Major energy savings can be achieved by minimizing the losses through ventilation, infiltration, waste water and houshold electricity. Deficiences in workmanship may seriously influence the thermal resistance of the building envelope and increase the heat loss. The installation of the thermal insulation, its wind protection and the airtightness of the building envelope are of great importance. | ·Energiesparungen können hauptsächlich erzielt werden, indem man die Verluste durch Ventilation, Infiltration, Abwasser und Elektrizität im Haushalt herabsetzt. Unterschiede in der handwerklichen Kunstfertigkeit können das Wärmerückhaltevermögen der Gebäudehülle ernsthaft beeinflussen und den Wärmeverlust erhöhen. Die Herstellung der Wärmedämmung, des Windschutzes und der Luftundurchlässigkeit der Gebäudehülle sind von großer Bedeutung. |
| The effects of the research | Die Ergebnisse der Untersuchung |
| The results of the research could be used in developing a more accurate practice of calculating the energy consumption through the external walls. The results would then be more in accordance with the real situation. | Die Resultate der Untersuchung könnten dazu verwendet werden, um eine genauere Methode zur Berechnung des Energieverlustes durch die Außenwände zu entwickeln. Die Resultate würden dann mehr mit der realen Situation übereinstimmen. |
| In cooperation with Technology Development Centre of Finland
(Tekes) Tekes has had a vital role in implementing and financing the research project. Tekes has financed 48 % and the companies involved 52 % of the project. The cooperation with Tekes has worked excellently. This research is a part of the program Environmental Technology in Construction. |
In Zusammenarbeit mit dem Technologie- entwicklungszentrum von Finnland (Tekes) Tekes hatte eine bedeutende Rolle bei Initialisierung und Finanzierung des Forschungsprojektes. Tekes hat 48 % finanziert und die Firmen sind mit 52 % am Projekt beteiligt. Die Mitarbeit mit Tekes hat ausgezeichnet funktioniert. Diese Forschung ist ein Teil des Programms Umwelttechnologie im Bauwesen. |
| Test houses. (Testhäuser): | können Sie hier auf der Originalseite ansehen. Außerdem können Sie sich mehr Informationen zu der oben in Kurzform vorgestellten Untersuchung einholen. Ich denke jedoch, die hier dargestellte übersetzte Zusammenfassung soll genügen, zumal der Link zur Originalseite gelegt ist. |
| Tampere University of Technology, Ralf Lindberg, tel. +358 3 316 2111 | TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Department of Civil Engineering Structural Engineering Minna Teikari, Hannu Keränen |
Tolle Werte aus Tollenbrink, Hannover Höchst aufschlussreich sind die Messwerte aus dem Zeitraum 1976 -1996 von Prof. Jens Fehrenberg, FH Hildesheim. Die energetische und wirtschaftliche Nutzlosigkeit von Wärmedämmung wird am Beispiel identischer Bauwerke (Hannover, Tollenbrink 2A, 4und 6) nachgewiesen. Der Energieverbrauch der Bauwerke, abzulesen an den Kurven der Energiekosten, blieb
trotz Dämmung nahezu gleich. Diesen Trend belegen auch die am 20.3.02 auf dem Kongress
"Energieeinsparung an Baudenkmälern des Deutschen Nationalkomitees Denkmalschutz,
Haus der Geschichte, Bonn von Fehrenberg dokumentierten Hannoveraner Wohnblock
-Energieverbrauchszahlen über viele Jahre
)* 1988: Anbringung eines WDVS mit 3 mm Kunststoffverblender auf 4 cm Polystyrol Sehr gut verdeutlicht wird das Ganze durch eine Grafik:
Mehr dazu, vor allem gut kommentiert und reich illustriert Sehr geehrter Herr D. Kirchen sind im Sommer so angenehm kühl, weil die Wärme gar nicht erst
durch die dicken Wände kommt. Hier überwiegt das Speichervermögen über
dem Wärmeleitverhalten. Der U-Wert ist eben nicht alles, sonst müsste es in
der Kirche - nach Einstellung des Gleichgewichtszustandes (stationär) - warm
werden. Zeit genug wäre ja im Sommer. Im Winter ist es in den Kirchen so kalt, weil selten geheizt wird. I.d.R.
wird immer nur zu Gottesdiensten etwas temperiert. In Polen ist man daher
dazu übergegangen, mit Strahlungswärme temporär zu heizen (IR-Strahler). |
Untersuchungen über den effektiven Wärmeschutz Fraunhofer Institut für Bauphysik Wiedergegeben wird hier der Inhalt von Bl. 33, 38, 39. |
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Bild 3: Aufbau und bauphysikalische Daten der in den Räumen 1-6 eingesetzten Außenwände |
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Bild 8: Gemessene mittlere Heizleistung der Testräume in einem längerfristigen Zeitraum (105 Tage: November ´81 bis Februar ´82). Die mittlere Außenlufttemperatur betrug -2,1 °C, die mittlere Strahlungsintensität 81 W/m2.
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![]() Bild 9: Gemessene mittlere Heizleistung in der
Messperiode Januar 1983,
Einen Bericht finden Sie auch bei richtigbauen.de: |
Online-Tool zur Berechnung von Ueff
Autor: Dipl.-Ing. Peter Rauch Ergänzungen: Ich möchte dies hiermit kurz ergänzt haben, damit auch wahrgenommen wird, dass die
Feuchte hier nioch nicht als Parameter eingeflossen ist. Nach EnEV interessiert das Thema
ohnehin nicht, deshalb muss man nicht päpstlicher als der Papst sein. Dennoch lohnt es
sich, sich mit dem Einfluss der Feuchte zu befassen.
Zitat: "Die "offizielle" Bauphysik nimmt an, dass im Winter die Raumfeuchtigkeit im innern der Wände kondensiert (Kondensationsperiode) und diese dann im nächsten Sommer wieder austrocknet (Austrocknungsperiode). Aus den experimentellen Untersuchungen von ETH-Prof. und EMPA-Chef Paul Haller aus den Jahren 1953 bis 1958, geht aber eindeutig hervor, dass Außenwände im Sommer generell nass sind und in den Wintermonaten austrocknen. ..." Noch ein paar Gedanken hierzu: Leider können wir den Ueff-Wert thermodynamisch nicht wissenschaftlich nachweisen.
Prof. Claus Meier meint: besser ein guter Ueff-Wert als gar keinen. Im Prinzip ist das
auch aus meiner baupraktischen Sicht richtig, doch ohne eine einschlägige Theorie, welche
einen Paradigmawechsel einläuten könnte, ist kaum eine Wende möglich. von Paul Bossert (und von mir leicht gekürzt) |
Sommerlicher Wärmeschutz mit Beton Dies erklärt auch eindrucksvoll das bekanntermaßen unterschiedliche Raumklima im Flachdachanbau mit Betondach und dem zimmermannsmäßig erstellten Holzanbau. Trotz gleich dicker oder zumeist bei der Holzkonstruktion auch dickeren Wärmedämmung ist das Raumklima bei der Massivkonstruktion deutlich besser. Temperaturspritzen werden durch den „Massivspeicher“ abgefangen und in den kühleren Zeiten wieder abgegeben. Bei den in Deutschland üblichen Klimabedingungen mit meist kühlen Nächten kann bei entsprechender Nachtlüftung die Konstruktion wieder abkühlen. Hierbei hilft, dass die Kühlung auf der Innenseite erfolgt, also auf der nicht wärmegedämmten Seite. Im Wohnbau wird vom „Nutzer“ bei heißen Sommerphasen in der kühleren
Nacht gelüftet. Dies ist bei Bürogebäuden, die in den Nachtstunden nicht
genutzt werden durch entsprechende Zwangslüftungen sicherzustellen. Häufig
reicht es auch in den sehr frühen kühleren Morgenstunden kurz
Stoßzulüften. Die hohe Wärmespeicherfähigkeit des Betons ist übrigens auch
im Winter vorteilhaft. Beim Stoßlüften wird die kalte frische Luft schnell
durch die in den massiven Wänden und Decken gespeicherte Wärme auf die
„Behaglichkeitstemperatur“ angewärmt. In vielen neuen Einfamilienhäusern wird der Keller als „Wohnkeller“
ausgebaut. Das heißt hier wird die Betonkonstruktion, meist aus
wasserundurchlässigem Beton, gegen das Erdreich nach unten und den Seiten
wärmegedämmt (Perimeterdämmung). Da im Kellerbereich auch im Sommer das
„kalte Erdreich“ mit Temperaturen von unter 15 °C außen ansteht, erfolgt
kaum eine Temperaturerhöhung. In langen heißen Zeiten sind die
Temperaturen im Keller meist unter 20 °C. Daher lässt sich der Wohnkeller
in derartigen heißen Tagen als „kühler Schlafraum“ nutzen. |
Wärmedämmung – Wärmespeicherung |
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Energie, Energietransport, Wärme Angeregt durch die Versuchsergebnisse betr. Wärmetransportvorgänge aus Gebäuden in der Schweiz und in Deutschland, welche zu großen Diskrepanzen zwischen tatsächlichen und berechneten Energieverlusten aus Gebäuden führten, befasse ich mich seit dem Jahr 1982 mit energetischen Vorgängen in der Natur. Von Anfang an gehegte Zweifel an der Richtigkeit von Wärmeschutzberechnungen, insbesondere im instationären Zustand, glaube ich , haben sich durch meine Arbeit bestätigt. Meine langjährige Erfahrung bei der Beratung von Bauwilligen betr. Wärmeschutz, bei der Prüfung von Wärmeschutzberechnungen in einer Behörde sowie eingehende Studien der einschlägigen Naturgesetze geben mir Rückhalt zur Kritik an der bestehenden Lehrmeinung. Die von der Wissenschaft wohl als weitgehend abgeschlossen betrachtete Wärmelehre weist grundlegende Irrtümer auf und ist Grund für die auftretenden Mehrdeutigkeiten. Nachfolgend möchte ich meine Erkenntnisse begründen.
Wärme im physikalischen Sinn existiert nicht Diese Aussage erfordert einen vollkommen neuen Aufbau der Grundlagen. Die Quantenmechanik betrachtet Atomkern und Elektron als schwingungsfähiges Gebilde. Weil nun Kern und Elektron aus Materie bestehen, ist ein Schwingungszustand nur zu erreichen bzw. aufrecht zu erhalten, wenn Energie als treibende Kraft aufgewendet wird. Diese Energie in der Urform als Strahlung bzw. Energiestrom ist der Motor für die Aufrechterhaltung dieses Zustandes. Jeder Erhöhung bzw. Reduzierung des Schwingungszustandes liegt eine Änderung der Energie - bzw. Strahlungszufuhr zu Grunde. Materie bewegt sich nicht von selbst. Die Ruhemasse des Elektrons von 9,1095 x 10^ - 31 kg ist von sich aus kraftlos und würde wegen seiner entgegen gesetzten Ladung in den Kern stürzen, wenn ein entspr. Energiestrom zur Aufrechterhaltung der nötigen Distanz fehlt. Schrumpfungsprozesse bei Abkühlung von Materie sind bekannt. Die in meinem Aufsatz Wärme ein fühlbares Abstraktum S. 5 vorgebrachte Behauptung, dass der interstellare Raum mit einem Energiestrom eines bestimmten Niveaus ausgefüllt ist, welcher in der Lage ist den Schwingungszustand der Materie aufrecht zu erhalten, ist damit zu beweisen. Ein leerer Raum würde den Einsturz der Atome und damit der dort eingebrachten Materie nach sich ziehen. Diese Tatsache führt auch zu der Einsicht, dass im materiefreien Weltraum Temperatur gemessen wird, obwohl keine vorhanden ist. Das materielle Thermometer lädt sich entsprechend dem vorhandenem Energieniveau auf und zeigt Temperatur. Der Wärmebegriff ist so lange entbehrlich, bis lebende Wesen mit schwingungsfähiger Materie in Kontakt treten und den Schwingungszustand als fühlbare Wärme fühlen. Weil auch elektrische Energie ohne Einsatz der Urenergie nicht funktionieren würde, ist nahe liegend, dass das Ohmsche Gesetz zur Ermittlung der Energiedurchgänge durch Materie anzuwenden ist. Die gängigen instationären Berechnungen führen zu unrichtigen Ergebnissen. Nicht Wärme durchwandert eine Materieschicht, sondern Wärme entsteht beim Durchgang des Energiestromes über einen Widerstand. Jedes Auftreten von fühlbarer Wärme bzw. Temperatur resultiert aus der Bremswirkung des Energiestromes Planksches Wirkungsquantum mal der Frequenz. Diese Tatsache führt auch zu der Feststellung dass Wärme keine Substanz besitzt, also auch als Rechengrundlage ausfällt. Sämtliche Rechengrundlagen beruhen aber auf diesen substanzlosen Grundlagen. Der von mir verwendete Begriff Energiestrom führt auch zu der Feststellung, dass nicht die Wärme fließt, sondern die Energie drückt. Energiestrom bzw. Strahlung existieren als temperaturfreie Kraft. Dieser Einwand zwingt zu einer von der üblichen Vorstellung abweichenden Betrachtung der Vorgänge beim Energiedurchgang durch ein Medium und zur Entwicklung einer Modellvorstellung. Weder ungestörte Wellen noch Teilchen durchdringen eine Materieschicht. Energiewellen sind als flexibel zu betrachten, werden nach Auftreffen auf einen Widerstand gestaucht, ähnlich einer Spiralfeder. Mit abnehmenden Widerstand tritt wieder Entspannung ein, was schließlich im materiefreien Weltraum zur Lichtgeschwindigkeit führt. Energie ist nicht wandelbar. Sie kann übertragen bzw. verlagert werden. Die Demonstrationen von Joule werden noch heute falsch interpretiert. Energiestrom aus Lageenergie wird auch als Energiestrom in das als Bremse wirkende Wasser übertragen. Abnehmende Lageenergie bewirkt zunehmende Aufladung des Wassers und damit steigende Temperatur mit damit verbundener Erhöhung der fühlbaren Erwärmung. Nicht die mechanische Bewegung der Wassermoleküle, sondern die Bremswirkung des Mediums erzeugt Aufladung. Die der Lichtgeschwindigkeit unterliegende Energie entweicht mit Verzögerung bis zur Entladung des Wassers auf die Umgebungstemperatur. Der Energieumwandlungstheorie ist auch entgegenzuhalten, dass Lageenergie nur in einem Schwerefeld wirksam ist. In der Schwerelosigkeit bei gleichmäßiger Geschwindigkeit unwirksam. In Materie gespeicherte( nicht umgewandelte) Bewegungsenergie dagegen ist auch außerhalb des Schwerefeldes wirksam. Eine unter Aufwendung eines Energiestromes gespannte Feder kann auch in der Schwerelosigkeit entspannt und der investierte Strom abgerufen werden. Explosionen wirken sowohl im Schwerefeld wie auch im Weltraum nach allen Richtungen gleichmäßig. Ein Raketenstrahl ist eine schnelle Abfolge von Explosionen. Treibende Antriebskraft ist die in Flugrichtung gerichtete Komponente des Explosionsherdes. Nachdem Atom- bzw. Molekülschwingungen im Weltraum die Anwesenheit eines bestimmten Energieniveaus voraussetzen, ist bildhaft die Vorstellung eines Energiemeeres zu entwickeln, deren Oberfläche über dem absoluten Nullpunkt liegt, analog den Weltmeeren. Jede Anhebung aus diesem Niveau bedeutet eine Potentialerhöhung bzw. bei Anwesenheit von Materie eine Temperaturerhöhung. Ohne Zwischenschaltung eines Widerstandes wird die Potentialerhöhung sofort wieder rückgängig. Analogie: Gespannte Feder oder Gummiband. Der Zwang der Argumente erfordert ein grundsätzliche Neuentwicklung von Wärmeschutz- bzw. Energieverbrauchsberechnungen. Weil sich entgegen den genormten Berechnungen praktisch niemals stationäre Zustände einstellen, sind die Fourierschen Wärmegleichungen durch das Ohmsche Gesetz zu ersetzen. Durch Messung von Potential (Temperatur) und Energiestrom können Widerstand und Leistung ermittelt werden. Energiedurchgang durch Materie folgt den gleichen Naturgesetzen wie der elektrische Stromfluss durch einen Leiter. Es bietet sich daher an, die gängigsten Arten von Hüllenaufbau unter ungünstigen Witterungseinflüssen zu testen und ein für alle mal deren Energiedurchlässigkeit festzuschreiben. Der Praxis könnte mit einem solchen Schritt ein großer Dienst erwiesen werden. Vorschläge für eine Neuentwicklung von Energieverbrauchsberechnungen. Der Begriff Wärme wird durch den Begriff Energiestrom ersetzt. Jede Reduzierung der Lichtgeschwindigkeit der Energiequanten über einen materiellen Widerstand bedingt eine Aufladung bzw. Einspeicherung von der ankommenden Seite. (Batterieeffekt) Fühlbare Wärme bzw. deren Temperatur ist Anzeiger einer über einen Widerstand entstandenen Aufladung; eine Gefühlsform ohne Substanz. An Stelle von Fließeigenschaften der Wärme sind tatsächlich auftretende Druckkräfte - darstellbar durch Vektoren einzusetzen. Die Gültigkeit des Ohmschen Gesetzes beschränkt sich auf strahlungsdichte Materie. Entgegen der Lehrmeinung entfallen Widerstände aus erwärmter Luft, mit der Folge, dass sich die k- Werte von selbst disqualifizieren. Für die Höhe des Energiedurchganges ist die Oberflächentemperatur des Mediums maßgebend. Grundsätzlich ist zu unterscheiden, ob das abbauende Potential in einem strahlungsdichten oder in einem strahlungsdurchlässigen Milieu endet. Ein äußerer Wärmeübergangskoeffizient entsprechend der Lehrmeinung existiert nicht. Die Öffnungsweite des Strahlungsfensters, ausgelöst durch den thermischen Widerstand wird bei den genormten Berechnungen mit dem Potential verwechselt. Bei der Wahl der Baustoffe ist auf eine Ausgewogenheit zwischen Leitwert und Speicherkapazität besonders zu achten. Der Gesamtwiderstand setzt sich aus einer thermischen und einer materiellen Komponente zusammen. Während die thermische Komponente proportional von 0 Kelvin und 0 % Widerstand auf 100 % im Gleichgewichtszustand ansteigt, steuert der vom Supraleitungspunkt ausgehende materielle Widerstand die Zeitdauer für den Durchgang einer bestimmten Energiemenge. Der thermische Widerstand erlaubt eine Sperrung der Energieabfuhr zu 100 % während der Widerstand 2. Ordnung die zeitliche Ablaufdauer und damit die Leistung bestimmt. Ausgangspunkt des Potentials ist die Temperatur im Weltraum. Im strahlungsdurchlässigen Raum wandert die aus dem Medium entweichende Energie, soweit sie nicht durch einen Widerstand gebremst wird, wieder als Strahlung an diese Stelle zurück. Analogie: Gespannter Gummizug. Temperaturdifferenzen zwischen innen und außen bestimmen nicht das Potential, sondern die Völligkeit des thermischen Widerstandes und damit die Öffnungsweite des Strahlungsfensters. Der auf der Zeitachse liegende materielle Widerstand steuert die Energieleistung. Bei einer Reduzierung gegen null entweicht die Energie ohne Zeitverzögerung. Nach solarer Zustrahlung an der Kaltseite erhöht sich der Energiestrom mit damit verbundenem Druckanstieg von außen. Das Strahlungsfenster ist geschlossen und damit der Energieabgang vollkommen unterbrochen. Der negative Einfluss von Wärmebrücken in den Ecken wird überbewertet. Dies ist offenbar eine Folge der Nichtübereinstimmung zwischen Energieverbrauch und genormten Berechnungen. Bei geringer Strahlung und überwiegender Luftumwälzung in den Räumen werden die Ecken infolge des geringen Energieangebotes erst gar nicht so warm dass eine überhöhte Energieabwanderung erfolgen könnte. Die Luft wird nicht eckig sondern mehr kugelförmig umgewälzt und heizt die Wandmitten weit mehr auf. Ein rechteckiger Kachelofen mit Luftumwälzung und trotz hohem Strahlungsanteil bleibt bei zeitweilig unterbrochenem Heizbetrieb an den Ecken weit kälter als in Wandmitte. Entsprechung: Raumheizung mit Nachtabsenkung. Die vorliegende Arbeit stützt sich auf die Untersuchungen über den effektiven Wärmeschutz für das Ziegelforum München durch das Fraunhofer Institut aus dem Jahre 1983. Die Übereinstimmung der vorliegenden Arbeit mit den Aussagen des Kurzberichtes vom 1.9.83 werte ich als experimentellen Beweis für meine Aussagen. Ich hoffe mit diesen Vorstellungen einen Beitrag zur Energieeinsparung leisten zu können. Die Wissenschaft bitte ich meine Vorschläge zur Kenntnis zu nehmen und für den Fall dass diese nicht widerlegt werden können zum Vorteil für Bürger und Umwelt anzuwenden. Ergänzend zum obigen Aufsatz stelle ich die vor über einem Jahrzehnt entstandene erste Fassung meiner Vorstellungen zum Thema Wärmeschutz in etwas verkürzter Form vor. Wärme, ein fühlbares Abstraktum! Wärme resultiert aus der Bremswirkung des Energiestromes durch einen Widerstand. Die bei diesem Vorgang ausgelösten Impulse erhöhen die Schwingung der Atome und Moleküle. Nicht Wärme- sondern Energie- bzw. Impulsströme sind für die Energiewanderung von einem höheren zu einem niederen Potential ursächlich. Wärme strömt nicht, Wärme entsteht und vergeht entsprechend dem Widerstand und der damit verbundenen Bremswirkung. Wärmedurchgangswiderstände wie in DIN4108 zugrunde gelegt, existieren in der Natur nicht. Wärme ist eine den Energiefluss begleitende Erscheinung; ein physisch wahrnehmbares Abstraktum. Ein Stoff erwärmt sich nur in dem Maß, wie dies auf Grund einer zugeführten Energiemenge der Widerstand zulässt. Bei gleicher Einstrahlung kann die Erwärmung in einer Baustoffschicht mit gleicher Beschaffenheit und gleichem Potential weder unter- noch überschritten werden. Die der Masse äquivalente Energie besitzt Substanz. Weil dem Menschen ein Sinn für diese Substanz fehlt, ist für Ihn die untere Grenze des wägbaren bzw. messbaren das kleinste Elementarteilchen. Das unseren Sinnen nicht zugängliche Substanz- bzw. Energiegewicht bleibt unberücksichtigt. An Hand des zweiten Hauptsatzes nachweisbar ist, dass
Reinenergie auf den Nullpunkt zustrebt. Der Energiefluss durch ein Medium ist unter Zuhilfenahme der speziellen Relativitätstheorie erklärbar. E= m x c^ 2 ist umzuformen nach m= E /c^ 2. Aus höherer Bewegungsenergie E resultiert höhere Massenzunahme. Wegen der bekannten Äquivalenz von Masse und Energie ergibt sich eine höhere Energie- Gewichtung an der Stelle mit höherer Energiezufuhr und damit ein Gefälle zur Stelle mit geringerer Gewichtung. Weiter ist aus der speziellen Relativitätstheorie bekannt, dass eine Energiezufuhr bei bereits höherer Schwingungszahl der Atome und Moleküle weniger wirksam ist, als bei niedriger. Weder Graf Rumford noch James- Prescott Joule waren die späteren Bahn brechenden Entdeckungen bekannt. Sie waren gezwungen die gefühlte Wärme als eine umgewandelte Energieform zu betrachten. Ernest Rutherfords Atommodell, Max Plancks Quantenphysik, Nils Bohrs quantentheoretische Untersuchungen. Und schließlich Einsteins Relativitätstheorie waren noch nicht geboren. Nur unter Zugrundelegung der Erkenntnisse vorgenannter kann ein Energietransport durch ein Medium richtig gedeutet werden. Einen Energietransport durch ein Medium als Wärmefluss zu bezeichnen ist aus dem Grund nicht zutreffend, weil Wärme substanziell nicht existiert, d.h. stofflich nicht vorhanden ist. Ein Wärmefluss entsprechend der Lehrmeinung existiert in der Natur nicht. Dieser Einwand zwingt zu einer von der üblichen Vorstellung abweichenden Betrachtung der Vorgänge beim Energiedurchgang durch ein Medium und zur Entwicklung einer Modellvorstellung. Anschaulich ist die Wellen- und Teilchennatur der elektromagnetischen Strahlung darzustellen, wenn die Energiequanten als komprimierbare, flexible Wellen betrachtet werden, ähnlich einer Spiralfeder. Beim Auftreffen auf Materie wird die Welle gestaucht und tritt als Teilchen mit dem Atom in Wechselwirkung. Der Effekt liegt darin, dass die komprimierte Welle, das Teilchen also, keine Energie verliert, weil ähnlich einer gestauchten Spiralfeder die Energie im gespannten Zustand erhalten bleibt. Für den Transport durch Materie ist ein Potential als treibende Kraft und ein nach außen kälter werdender Widerstand Voraussetzung. Der oben beschriebenen Energiegravitation folgend wandern die Teilchen in Richtung tiefere Temperatur und verlassen die Materie ,sich entsprechend dem abnehmenden Widerstand wieder entspannend, als Wellen. Das Erfordernis einer Quantelung der elektromagnetischen Strahlung wird hier offenbar, weil kontinuierliche Wellen nicht als Teichen auftreten können. Es wäre nun in der Konsequenz nicht fatal, wenn die
erhöhte Teilchenbewegung als Wärmeenergie bezeichnet wird. Wärme, dessen Intensität durch die Temperatur ausgedrückt wird, ist eine nur von lebenden Wesen wahrnehmbare Gefühlsform; ein Anzeiger der den Körper vor Gefahren warnen soll. Für die unbelebte Welt ist der Begriff Wärme überflüssig. Gesetzt den Fall, unsere Erde sei von lebenden Wesen nicht bewohnt. Strahlungsenergie trifft auf ein Medium. Den Gesetzen der Quantenphysik folgend wird die Energie teilweise eingelagert und die Atom- Molekülbewegung im Medium gesteigert. Nach Versiegen der Strahlungsquelle wird die Energie wieder abgestrahlt, bzw. durch Kontakt an ein anderes Medium umgelagert. Der Begriff Wärme wird überflüssig, weil fühlende Wesen fehlen, und trotzdem wird der Naturablauf nicht gestört. Der Beweis, dass Wärme stofflich nicht existiert ist damit erbracht. Weil Wärme die Stoffeigenschaft fehlt, disqualifiziert sich damit der Begriff Wärmefluss. Nach vorstehenden Ausführungen ist der Vorgang als Gefühlsfluss zu verstehen. Druckvorgänge bewirken eine Energiewanderung durch einen Stoff. Dazu ein Gedankenexperiment: Einem aufgeblasenen Luftballon werde Strahlungsenergie zugeführt. Ohne dass die Luftmasse verändert wird, steigert sich der Innendruck und der Ballon dehnt sich. Das gleiche geschieht mit der Raumluft nach Erwärmung, mit dem Unterschied, dass dessen Wände nicht dehnbar sind. Der Druck, ausgelöst durch die zugeführte Energie auf die Umfassungen, wird gesteigert. Weil der Widerstand, wie ich anschließend zu beweisen suche, temperaturabhängig ist, ist leicht einzusehen, dass eine Drucksteigerung an einem kalten Medium wirksamer ist als an einem warmen, weil die Atombewegung geringer ist. Anschaulich ist dieser Vorgang dadurch, dass die gegenüber kalten Medien erhöhte Teilchenbewegung im warmen Bauteil sich bereits in Grenznähe der möglichen Bewegung infolge des Energieeintrages befindet. Ein Leistungssportler wird beim 100 m Lauf die dem kälteren Medium entsprechende Zeit von z.B.15 auf 11 Sekunden sehr viel leichter erreichen als von 10 auf 9,9 Sekunden, weil er sich an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit befindet. Durch die erhöhte Teilchenbewegung infolge Energieeintrag an der Kaltseite baut sich sukzessive an der Oberfläche eine Barriere auf, welche bei einer vorgewärmten Wand bereits vorhanden ist. Je wärmer aber eine Oberfläche ist, umso mehr setzen Atome und Moleküle einer weiteren Anregung Widerstand entgegen, wenn nicht gleichzeitig das Energieniveau erhöht wird. Aus diesen Überlegungen ist abzuleiten, dass an Stellen höherer Temperatur Dämmstoffe mit hoher Wirkung, d.h. Dämmstoffe mit hohem Lufteinschluss und geringer Leitfähigkeit einzubauen sind, um die Temperaturdifferenz zwischen Innenluft und Wand gering zu halten. Der Vorteil einer solchen Maßnahme ist der Umstand, dass Temperatur nicht von der erwärmten Masse, sondern von der Atom- und Molekülbewegung abhängig ist. Medien mit gleicher Teilchenbewegung sind gleich warm, unabhängig von der Anzahl der angeregten Atome. Es ist daher direkt einzusehen, dass leichte Bauteile mit hohem Lufteinschluss und geringer Masse zur Erhöhung der Temperatur weit weniger Energie verbrauchen als massige. Der Energieeinspareffekt ist offensichtlich, weil Temperaturdifferenzen sehr schnell abgebaut werden und geringer als auf kalten, massigen Bauteilen sind. Jeder massenbehaftete Energietransport ist nur unter Inkaufnahme von Verlustwärme möglich. Ein verlustfreier Energietransport wäre nur dann realisierbar, wenn eine 100 prozentige Reflexion in einer 100 %ig evakuierten Vakuumröhre möglich wäre. Zu prüfen wäre, ob in einer solchen verspiegelten Röhre an deren einem Ende eine Heizmöglichkeit installiert, am anderen Ende ein unverspiegelter Energietauscher (Wärmetauscher) vorhanden ist ,ein weitgehend verlustfreier Energietransport abläuft. Ist in dem geschlossenen System ein ausreichendes Vakuum zu halten oder ist der Aufwand für die Aufrechterhaltung zu groß? In der Röhre entsteht der von mir beschriebene Energiedruck ohne große Wärmeentwicklung, weil Masse weitgehend fehlt. Erhöhte Temperatur entsteht nur in der Umgebung des Energietauschers, weil die Teilchen durch den Energiedruck angeregt werden und dadurch ein Energietransport nach außen stattfindet. Diese Nachahmung der solaren Vorgänge in der Natur könnte weitgehend verlustfreie Energietransporte über weite Strecken ermöglichen. Ein weiteres Argument für meine Vorschläge: Ladungstrennung wird als Elektrizität bezeichnet. Wirkung auf lebende Wesen ist der elektrische Schlag. Trennung von Atomgruppen nennt man chemische Reaktion. Lebende Wesen erfahren Schmerz, Verätzungen, Gerüche usw. Bewegungen von Atomen und Molekülen wird mit dem bezeichnet, was lebende Wesen fühlen; ein Widerspruch zu Elektrizität und chemischer Reaktion. Eine Wortschöpfung für die Atom und Molekülbewegung fehlt. Ich würde den Begriff Energiedruck wählen. Die nicht zu Ende gedachten Abläufe ziehen nach sich, dass Gefühle fälschlich als Energieform bezeichnet und darauf Energietransportvorgänge begründet werden. Den Thermodynamikern wäre vorzuschlagen dass der Begriff Wärme aus den Hauptsätzen zu streichen und durch das Wort Energie zu ersetzen ist. Nun zu Wärmeschutzberechnungen und zur praktischen Anwendung meiner Vorstellungen: Der grundlegende Irrtum in der Lehrmeinung besteht darin, dass der äußere Wärmeübergangskoeffizient sowohl im stationären wie auch im instationären Zustand mit gleichem Vorzeichen eingesetzt wird. Während im instationären Zustand der Energieabgang aus einem Bauteil vollkommen unterbrochen wird und sogar Energie von der kalten Seite her eingespeichert wird, rechnet man nach der genormten Lehrmeinung mit einem ständigen Energieverlust. Diese von der Wissenschaft noch nicht erkannte Tatsache führt auch zu der unrichtigen Empfehlung, dass Wärmedämmungen an der Außenseite der Gebäude angebracht werden.... Zusammenfassend ist festzuhalten, dass optimale Energieeinsparungen dann erzielt werden können, wenn schwere massige Bauteile an der Kaltseite und hoch dämmende an der Warmseite angebracht werden....... Zum Abschluss ein Zitat von Albert Einstein:
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| Graphische Ermittlung des
Energiedurchganges durch Materie
Beschreibung der Vorgänge: Ergebnisfindung: Siehe Beispiel oben bei 10%iger Öffnung des Strahlungsfensters. Die optimale Dämmdicke ergibt sich am Schnittpunkt Diagonale und Schichtbreite. Eine Vergrößerung der Dämmdicke führt zu keiner zeitlichen Änderung des Energiedurchganges und kann als latente, widerstands- behaftete Supraleitung betrachtet werden. Unter der optimalen Dämmdicke gewählte Baustoffe erzwingen einen kürzeren Zeitpunkt für den Durchgang einer bestimmten Energiemenge. Grundlagen: |
Vorgänge bei der Anwendung des Abkühlungsverfahrens unter Zugrundelegung der Quantenmechanik Kennwerte als Grundlage für das grafische Verfahren zur Ermittlung optimaler
Dämmdicken in Gebäudewänden sind von autorisierten Instituten zu erbringen. Grundlagen
für die Anwendung sind aus den Internetseiten von Peter Sachs unter http://people.freenet.de/petersachs/start.html
(dead link, 29.01.2005) Vorbemerkungen: Nachstehende Ausführungen eignen sich in erster Linie für Versuche im Labor, weil die thermischen Gegebenheiten in der Natur ständigen Schwankungen unterworfen sind. Nachdem die Energiespeicherung nach dem thermodynamischen Prinzip nicht erfassbar ist, wird die Quantenmechanik als Berechnungsbasis zugrunde gelegt. Die Widerstände werden in einen thermischen und einem materiellen Anteil zerlegt. Während der thermische Widerstand eine vollkommene Sperrung der Energieabfuhr ermöglicht, dient der Materielle für eine Verzögerung der Abkühlung. Luftwiderstände existieren in der Praxis nicht, weil Luft einer Kraft keinen Widerstand entgegensetzt. Die Gesetze nach Ohm besagen dasselbe und schließen Luftwiderstände aus. Die Wahl eines Strahlungsfensters an Stelle der Temperaturdifferenz wird von einigen Experten nicht verstanden. Der Grund für diese Wahl liegt darin, dass entsprechend der Lehrmeinung die Lufttemperatur zwischen Innen und außen der Berechnung zugrunde gelegt wird. Die Quantenmechanik erfordert aber die Zugrundelegung der Wand-Oberflächentemperaturen. Es ist auch nicht gleichgültig ob Konvektions- oder Strahlungsheizungen eingesetzt werden. Im ersten Fall ist die Luft wärmer als die Wand, im Zweiten dagegen die Wand. Der von mir gewählte Begriff der latenten Supraleitung ist damit zu begründen, dass das Potential der Energie an dieser Stelle vollkommen abgebaut ist und in der Umgebungstemperatur verschwindet. Analogie: Strom im Nulleiter oder Wassereinleitung in stehendes Gewässer ohne
Höhendifferenz. Der Wärmebegriff scheidet bei einer Energieverbrauchsberechnung auf
Grundlagen der Quantenmechanik aus. Wärme ist der Biologie zuzuordnen und als Anzeiger
bzw. Gefühlsempfindung von Lebewesen für energetische Aufladungen zu betrachten. Die
Welle- Teilchen Dualität wird durch den Begriff der flexiblen Wellen ersetzt. Weitere Einzelheiten siehe Internetseiten. Beschreibung der anliegenden 10 Bilder: |
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Bild 1: Zustand in einem ausgeglichenen Energiefeld. Keine Druckdifferenz. Widerstand rd. 0
Bild 2: |
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Bild 3: Zustand in einem ausgeglichenen Energiefeld. Widerstand > 0 Besitzt Gültigkeit sowohl im irdischen wie auch interstellaren Raum. Bild 4: Optimale Wanddicke bei vorgegebener Extremtemperatur. Um Wirtschaftlichkeit und optimale Dämmwirkung zu erzielen, dürfte diese Wanddicke für die Praxis ausreichen, weil solche Temperaturen nur an wenigen Tagen im Jahr erreicht werden und somit ausreichend Speicherraum zur Verfügung steht. |
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Bild 5: Wand überdimensioniert. Latente Supraleitung. Gegendruck von außen verhindert weitere Abkühlung und damit Zeitverzögerung für den Durchgang der ankommenden Energiequanten. Unwirtschaftlich z.B. für Warmwasserbehälter, Heizanlagen, Fernheizrohre usw. im stationären Zustand. Bild 6: Instationärer Zustand. Energieeintrag von außen greift bei Extremtemperatur sofort. Energieabfuhr an die Außenluft vollkommen unterbrochen bis wieder Fall 4 eintritt. Temperaturdifferenz, abgebaut um den Betrag der teil- bzw. ganz aufgefüllten Temperatursenke vermindert den Energieabgang von innen. |
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Bild 7: Bei überdimensionierter Wand tritt Reduzierung der Temperaturdifferenz verzögert ein. Speicherraum wird vergrößert. Nutzung aber fraglich wenn Solareintrag zu kurz. Speicher- fähiges Material mit hoher Energiekapazität und normaler Energieleitung ist erforderlich. Bild 8: |
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Bild 9: Bei Überdimensionierung (Bild 5) sofern weitgehend aufgeladen, längere Zeitdauer bis wieder volle Temperaturdifferenz zwischen inneren und äußeren Wandoberflächen eintritt. Spontaner Potentialsprung. Bild 10: |
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| Erding den 26.04.2002 Peter Sachs |
Verkürzte Fassung des Abkühlungsverfahrens zur Ermittlung des
Energieverbrauches. Nicht mit der Wirklichkeit übereinstimmende und widersprüchliche Rechenergebnisse bei der Berechnung des Energieverbrauches in Gebäuden veranlassen mich seit über zwanzig Jahren nach verbesserten Verfahren zu suchen. Meine über drei Jahrzehnte währende Tätigkeit als Prüfer von Wärmeschutzberechnungen im Landratsamt Erding gibt mir den Rückhalt für eine kritische Betrachtung der bestehenden Lehrmeinung. Zunächst ist festzuhalten, dass der U-Wert nachweisbar nicht mit den Naturgesetzen übereinstimmt, weil ein Luftwiderstand nicht existiert. Energetische Berechnungen erfordern die Zugrundelegung der Ohmschen Gesetze. Diese Tatsache führt zu dem Ergebnis, dass Wärmeübergangswiderstände entfallen, und dadurch die Temperaturdifferenzen durch Vektoren begrenzt werden. Weiter ist festzuhalten, dass mit dem Wärmebegriff, welcher voraussetzt, dass die innen zugeführte Wärmemenge ohne Minderung selbst bei unbeschränkt dicken Wänden, außen ankommt nicht zutrifft. Diese Annahme setzt in der Tat ein Perpetuum mobile voraus, nach dem Energiesatz eine Unmöglichkeit. Bei jedem Arbeitseinsatz wird Energie verbraucht und damit die Entropie gesteigert. Die geschilderten Unzulänglichkeiten sind die Ursachen für die Nichtübereinstimmung zwischen Rechnung und Energieverbrauch. Jahrelange intensive Überlegungen führen zu dem Ergebnis, dass eine zutreffende Erfassung des Energieverbrauches nur mit Hilfe der Quantenphysik möglich ist. Der Ausdruck Plancksches Wirkungsquantum mal der Frequenz sowohl innen wie außen begrenzt die Temperaturdifferenz. Weil die Vorgänge im Internet unter http://people.freenet.de/petersachs/start.html (dead link, 29.01.2005) [und hier, siehe oben, DIMaGB] ausführlich beschrieben und durch Skizzen untermauert sind, beschränke ich mich auf eine verkürzte Darstellung meiner Erkenntnisse . Zunächst wird von einem thermischen und einem materiellen Widerstand ausgegangen. Während der thermische Widerstand eine vollkommene Sperrung des Energiedurchganges bewirkt, steuert der materielle die Zeit bis eine bestimmte Energiemenge die Dämmung durchwandert. Bei zu geringer Dämmdicke ist Strahlung messbar, d.h. dass bei Wämebrücken gegenüber optimaler Dämmung immer mehr oder minder starke Strahlung nachweisbar ist. Optimale Dämmung bzw. Überdämmung führt, forsch ausgedrückt, zu einer latenten Supraleitung weil Wand- Oberflächentemperatur und Umgebungstemperatur indifferent sind. Der Energiedurchgang ist weder mit der Teilchentheorie noch mit ungestörten Wellen erklärbar. Teilchen wie ungestörte Wellen bedingen, dass die Wandoberflächen innen und außen gleich warm sein müssen, weil sich der Schwingungszustand der Teilchen nicht verändert hat. Als Modellvorstellung habe ich daher flexible Wellen zugrunde gelegt, d.h. dass sich die Wellenlängen dem Temperaturgradienten folgend einstellen. Welche andere Erklärung gibt es sonst? Beanstandet wird von befragten Physikern, dass ich den Temperaturabfall linear annehme. Zu begründen ist diese Annahme damit, dass im Inneren der Dämmung eine Abkühlung mit damit verbundener Reduzierung des Schwingungszustandes der Teilchen erfolgt. Nach Abkühlung auf die Umgebungstemperatur besteht Gleichgewicht mit indifferentem Niveauzustand. Es ist daher unmöglich, der Lehrmeinung entsprechend, bei Überdämmung den Energieübergang an die Außenseite zu zwingen. Grundsätzlich möchte ich abschließend festschreiben, dass sich die Anzahl der Energiequanten beim Durchgang durch Materie nicht verändert. Heißes Wasser durchdringt einen ausreichend dicken, wasserdurchlässigen Widerstand und kommt nach einer bestimmten Zeit mit gleichem Volumen wieder zum Vorschein. Verändert hat sich nur der energetische Zustand. Eine Analogie zu den Energiequanten. Die Durchtrittsarbeit aber bedingt eine Reduzierung des energetischen Zustandes, was durch die Annahme flexibler Wellen auszudrücken ist. Die vorgebrachten Einwände und Vorschläge bitte ich nur als eine Grundlage für eine Verbesserung der Berechnungsmethoden zu betrachten. Wichtig ist der
Inhalt, nicht die Mathematik, mathematisch kann man alles beweisen. 02.01.2003 |
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Energietransport allein durch Strahlung
Voraussetzungen:
Grundlagen: |
Ausrutscher der Wissenschaft (Reaktionen von Ministerien und Instituten) Ein Thermodynamiker: Was Wärme ist, weiß ich nicht ... Technische Universität München: Ziegelwand, d=36,5 cm, lambda = 0,300 W/mK Kommentar: Wissenschaftsministerium in München: Weitere Untersuchungen werden abgelehnt Fraunhofer-Institut Holzkirchen: Versuchsergebnisse Januar 1983 Eine außen gedämmte Wand mit einem k-Wert von 0,16 W/m^2 K verbraucht bei gleichen Temperatur- verhältnissen und gleicher Versuchshausgröße mehr Energie als eine Vollziegelwand mit einem k-Wert von 0,46 W/m^2 K Meine Folgerung: |
Ergänzung zum Blatt "Grafische Ermittlung des Energiedurchganges durch Materie" 1) Der Energieabbau kann als reine Abkühlung betrachtet werden. Die Umgebungstemperatur wird bei Überdämmung bereits in der Wand erreicht. Die in den beiliegenden Zeichnungen willkürlich gewählten Dämmdicken und Supraleitungspunkte dienen nur der Anschauung. Außendämmung wird für den gewählten Fall überflüssig. 2) Quantitative Aussagen können ohne vorherige experimentelle Ermittlung der Grenzen der materiellen Widerstände nicht gemacht werden. Hierbei ist ausreichend ,wenn für die verwendeten Dämmstoffe jeweils an einem Punkt das Erreichen der Umgebungstemperatur ermittelt wird. Die Verbindung des so ermittelten Punktes mit der vorgegebenen Spitze ergibt die Begrenzung des materiellen Widerstandes bis zum Supraleitungspunkt. Die Sprungtemperatur zu ermitteln ist nicht erforderlich. 3) Die optimale Dämmdicke liegt an der Grenze des Bremsbereiches x,d.h. an der Begrenzung des materiellen Widerstandes. Die auf Grund der Temperaturdifferenz angebotene Energiemenge wird mit der größtmöglichen Zeitverzögerung durch die Materie transportiert. Eine weitere Erhöhung der Dämmdicke ist wirkungslos. 4) Die geschilderten Vorgänge sind weder mit der Teilchentheorie noch einer ungestörten Wellentheorie erklärbar. Die von mir in meinem Aufsatz "Energie, Energietransport, Wärme" vorgeschlagene Modellvorstellung von flexiblen Wellen, lässt den Schluss zu, dass die bei höheren Temperaturen stärker gestauchten Energiequanten in Wellenform sich entsprechend der abnehmenden Temperatur im Baustoff bis zur Umgebungstemperatur entspannen und sich dort mit diesen vermischen, weil eine Temperaturdifferenz nicht mehr vorhanden ist. Zusammenfassung: a) Temperaturerhöhung bedingt eine zusätzliche Komprimierung der Energiequanten. b) Energiequanten erfahren durch die geleistete Durchtrittsarbeit durch einen Widerstand Entspannung. c) Bei Entspannung auf Umgebungstemperatur, d.h. bei optimaler Dämmdicke bzw. Überdämmung ist keine Strahlung nachweisbar. d) Bei zu geringer Weglänge Strahlung messbar. e) Erzwungener Energieübergang an der Außenseite bei Überdämmung ist nicht möglich. f) Je größer die Völligkeit der Aufladung umso geringer der Energieverbrauch. g) Leitwert, Weglänge und Feuchtigkeitsgehalt bestimmen bei gegebener Temperaturdifferenz den Energieverbrauch und damit die Qualität einer Dämmung. |
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Zur Ergänzung einige Gedanken, ich habe mir Ihre E-Mail vom 3.1.03 nochmals durch den Kopf gehen lassen, wo Sie die Frage aufwerfen, warum ungedämmte Häuser geringere Energieverbräuche aufweisen als gedämmte. Denken Sie nur an dicke Kirchen- und Burgmauern. Alle haben Sie so dicke Mauern, dass die eingebrachte Energie im Verhältnis zur Kelvinskala zu gering ist um bis an die Außenseiten vorzudringen. Die Energie baut sich im im Baustoff sehr schnell ab und erreicht die Außenseiten nicht. Umgekehrt ist es im Sommer, die Wärme tritt über die Fenster ein und lässt ein erträgliches Raumklima entstehen. Ein Abkühlungsvorgang, hervorgerufen durch die Durchtrittsarbeit und die Aufrechterhaltung der Widerstandserwärmung lässt das dicke Mauerwerk weitgehend kalt.
Das Rätsel löst sich, wenn meine Theorie durch die Zensur geht. Aus beiliegender Skizze, welche keinen Anspruch auf Genauigkeit hat und nur der Anschauung dienen soll, ist in Bild 1 eine Wand mit optimaler Dämmung dargestellt.
Bild 2 ist bereits überdämmt und Bild 3 zusätzlich mit einer Außendämmung versehen. Die Weglänge hat sich vergrößert. Hierin liegt der Grund dafür, dass Außendämmungen nachteilig sein können. Zusätzlich wird das Einsickern der von außen kommenden Energie gehemmt.
Bei Zustrahlung von außen (Bild 4) greift eine äußere Zustrahlung sofort und baut das Potential nach und nach ab, bis der Zustand in Bild 5 erreicht ist (wenn die Umgebungstemperatur das zulässt). Bei zu geringer Dämmung sind die Vorgänge ähnlich.) Die Temperaturdifferenz beträgt noch Y - y 2 und vermindert entsprechend den Energiedurchgang.
Bild 6 ist unwirtschaftlich überdämmt, Bild 7 noch zusätzlich mit einer Außendämmung versehen. Nach der Lehrmeinung vollkommen korrekt. Man will die Natur vergewaltigen und verlegt den Temperaturabgang nach außen. In Formeln gekleidet und auf Papier niedergeschrieben wird diese Unmöglichkeit bis heute noch geglaubt. Sie sehen, dass der entstandene Zwischenraum X 3 und X 4 die Weglänge darstellt, welche erst zurückgelegt werden muss um eine Verringerung des Potentials zu erwirken. Der Weg soll so kurz wie möglich sein, und nicht durch Außendämmungen, welche zusätzlich die Energiezufuhr von außen hemmen, verlängert werden. Das ist der Grund, warum Außendämmungen den Energieverbrauch sogar erhöhen können. Paul Bossert hat das schon vor über zwei Jahrzehnten durch ausgedehnte Versuche festgestellt. Aber keiner hat das geglaubt. Der Zwischenraum selbst ist spannungslos, weil keine Potentialdifferenz vorhanden ist. Diese Vorgänge bewirken auch, dass mit der Temperatur für die Ermittlung der optimalen Dämmdicke nicht zu weit nach unten gegangen werden soll, weil sonst Überdämmung die Folge ist. Extremtemperaturen treten ohnehin in unseren Breiten selten auf. Nachgebende Temperaturen bedingen automatisch Überdämmungen. Aus diesem Grund sind moderate Temperaturdifferenzen zur Ermittlung der optimalen Dämmdicken zu wählen. Festzuhalten ist, dass bei gleichen Baustoffen innen wie außen immer gleiche, bei ungleichen immer ungleiche Gradientenneigungen auftreten, weil die Durchgangsarbeit wie auch die Aufrechterhaltung der Widerstandserwärmung die Energie entsprechend der Wärmeleitfähigkeit abbaut. Natürlich unterliegt eine gedämmte Wand ständigen Temperaturwechseln, so dass immer nur angenäherte Werte bestimmt werden können. Die Dualität von Dämmung und Speicherung ist meines Erachtens best möglichst zu lösen, wenn, wie ich bereits vor 20 Jahren in Fachkreisen angeregt habe, schwere, die Solarenergie saugende, speicherfähige Schichten an der Außenseite, hoch dämmende dagegen an der Innenseite angebracht werden. Paul Bossert praktiziert dies seit Längerem, wie er mir am Telefon mitteilte. Außendämmungen anzubringen ist von großem Nachteil, weil die Solar- und Umgebungstemperatur am Eindringen gehemmt wird und damit das Innenpotential zu wenig beeinflusst. Ein Notnagel ist eine solche allerdings dann, wenn wenn ein Gebäude zu schwach gedämmt ist und die optimale Dämmdicke dadurch erkauft wird. Besser wäre allerdings eine Innendämmung wenn eine solche angebracht werden kann und bauphysikalisch vertretbar ist. Das ist meine Meinung. Ich hoffe, dass über diese mit Sachverstand
und nicht mit Polemik diskutiert wird. Ich bin gerne bereit Fehler einzugestehen, wenn
diese aufgedeckt werden. |
Betreff: Energieverbrauch Von: Peter Sachs Wärmeschutzberechnungen unter Zugrundelegung der Quantentheorie. Träfe die Lehrmeinung zu, müsste sich eine Gebäudewand durchwegs gleich
erwärmen. Sowohl tatsächliche, wie auch manipulierte Temperaturgradienten
besagen das Gegenteil. Diese Einwände habe ich bei zahlreichen
Wissenschaftlern und Ministerien vorgebracht und wurden bisher nicht
beantwortet bzw. widerlegt. |
Anwendung der Quantenmechanik bei
Wärmeschutzberechnungen Ob das heute noch so ist weiß ich nicht. In jedem Fall, bin ich der Meinung, dass der Wärmeschutz nicht mehr so eng gesehen wird. Die Vorgänge sind nach meiner Vorstellung nicht mit den Mitteln der Thermodynamik, sondern nach der Quantenmechanik unter Berücksichtigung der Schwingungszustände im Material zu betrachten. Die bestehende Lehrmeinung ist nur dann anwendbar, wenn man an das Wunder glaubt, dass Arbeit ohne Energieverbrauch stattfinden kann. Ein "Perpetuum mobile" also. Die Temperaturgradienten, ob tatsächlich oder manipuliert, beweisen eindeutig, dass bei ausreichender Materialdicke außen keine Wärme ankommt. Und warum? Weil die Energie verbraucht ist und die Atome und Moleküle wegen
fehlendem Potential nicht mehr über die Außentemperatur angeregt werden
können; weil Durchtrittsarbeit geleistet und dabei Energie verbraucht
wurde. Dieser Zustand endet bei Überdämmung in der Baustoffschicht. Die
Lehrmeinung besagt, dass die innen eingebrachte Energie in vollem Umfang
außen ankommt. Der äußere Wärmeübergangswiderstand soll sogar noch Diese Annahme setzt eindeutig voraus, dass Energie ohne Verlust die Wand durchdringt, was eine durchgehend gleiche Erwärmung voraussetzt. Wenn Sie wissen wie das geht, wäre ich Ihnen dankbar, wenn Sie mir das nahe bringen würden. Noch ein aufgelegter Unsinn besteht darin, dass nach der Lehrmeinung bedenkenlos außen gedämmt wird, wo es bei Betrachtung der Temperaturgradienten nichts mehr zu dämmen gibt, weil keine Temperaturdifferenz mehr vorhanden ist. Der Sinn der Wärmespeicherung ist bis heute noch nicht richtig erfasst. Die Energie von Innen soll so wenig wie möglich, die von außen so viel wie möglich eingespeichert werden. Bei Außendämmung ist genau das Gegenteil der Fall. Die Energie von
innen wird in die Außenwand transportiert, von wo aus der Weg zur
Außenluft verkürzt wird. Die solaren Einflusse werden erfolgreich
weggedämmt.
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