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Vom Dämmen und Speichern - und der Suche nach der Wahrheit
Bauphysik für jedermann, Teil 2
von Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann
03/2002

Glaubt man den gelegentlichen rhetorischen Kapriolen in einigen Foren des offensichtlich unerschöpflichen und doch so kleinen Internets, ist die Welt der Gelehrten, die sich mit bauphysikalischen Problemen befassen, in zwei Lager gespalten: die sog. Ziegelphysiker und die sog. Dämmphysiker.

Die stehen sich offensichtlich unversöhnlich und völlig konträr gegenüber und sie bekämpfen sich rhetorisch, argumentativ, Fakten negierend, Fakten betonend - zumindest verbittert. Am Ende steht der Bauherr vor zwei unvereinbaren Richtungen und fragt sich, mit Recht, was denn nun richtig sei. Irgend jemand muss doch recht haben!

Nun, wenn es auch nicht ganz so sein mag, wie oben geschildert - völlig aus der Luft gegriffen ist es wohl nicht. Lassen Sie uns daher gemeinsam auf den Weg machen und versuchen, die Wahrheit zu finden. Suchen können wir sie allemal und wer weiß, was so an Erkenntnissen aufkommt.

Nehmen wir noch eins vorweg: ich bin kein Physiker, kein Bauphysiker und schon gar kein Ziegelphysiker. Ich bin nur ein kleiner unbedeutender Bauing., der oft vor lauter Bauleitung nicht dazu gekommen ist, mal nachzufragen, ob das denn alles so das Wahre ist, was wir planen und bauen und was wir zu diesem Thema tagtäglich eingebläut bekommen.

Ich mag nicht so tun, als hätte ich jetzt die höheren Weihen empfangen. Jedoch ist es mir durch berufliche Neuausrichtung gelungen, freier im Denken zu werden. Dabei fühle ich mich meiner Zielgruppe - Bauherren, Erwerber, Eigentümer aller Coleur (heute sagt man ja b2b und b2c) und noch viele andere - verpflichtet.

Einen Anfang habe ich mit meiner "Bauphysik für jedermann" gemacht. Zugriffszahlen und Resonanzen stimmen mich optimistisch, was Themenwahl und Form des Vortrags betrifft. Im Zusammenhang mit diesem Artikel wird die "Bauphysik für jedermann" fortgeschrieben.

Um die Sache für alle greifbar zu machen, nehme ich ein Beispielhaus. Mit dem Prototypen meines Ko-Ne-Hauses © DIMaGB beziehe ich mich auf ein Einfamilienhaus (EFH), das obendrein noch ganz einfach gebaut ist, so dass jedermann folgen kann. Ohne für eine Marke werben zu wollen, habe ich mich für Porenbeton entschieden (mit Ziegeln oder mit Holz heranzugehen, behalte ich mir vor; aber mit irgendetwas muss man ja anfangen).

Gleichwohl es hier um Neubau geht, nehme ich immer mal wieder Bezug auf Bestandsbauten. Außerdem halte ich es wie eine Minderzahl von Kollegen: ich benutze Erfahrungen und Praxisbezug anstelle von Integralrechnung. Für meine Skizzen soll gelten: Inhalt geht vor Schönheit.

Auf anderen Seiten:


Das Beispielgebäude (EFH, NEH, Neubau)

Mehr zum Ko-Ne-Haus © DIMaGB lesen Sie hier.

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:

  • in unserer Sparmeister-Hysterie darf heutzutage alles nichts mehr kosten, schon gar nicht Häuser oder Leistungen am Bau überhaupt (dieser Trend wird ja von der "ruhigen Hand" immens gefördert)
  • preiswert wird mit billig verwechselt und ich will nicht als der Messias auftreten; wer Mist bestellt und Mist bezahlt, soll auch Mist bekommen (zur Frage "zu teuer oder lieber billig")
  • das Ko-Ne-Haus © DIMaGB ist nicht billig, aber preiswert - nämlich ist es seinen Preis wert; das merkt man an der längerfristigen Betrachtung zu den Betriebskosten, dazu muss ich Ihnen noch nicht mal das Schreckgespenst der Öl- und Gaspreise vorhalten, das kommt von ganz allein (übrigens beschleunigt durch Rot-Grün)

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:

  • Behaglichkeit der Lichtverhältnisse
  • hygienische Behaglichkeit
  • psychologische Behaglichkeit
  • thermische Behaglichkeit

Die thermische Behaglichkeit ist letztendlich für den Energieverbrauch in Gebäuden entscheidend. Folgende Einflussgrößen sind für sie entscheidend:

  • Raumlufttemperatur
  • Raumluftfeuchte (relative)
  • Raumluftgeschwindigkeit
  • die mittlere innere Oberflächentemperatur der Raum umschließenden Flächen
  • die Wärmeableitung von Fußbodenflächen

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.

Dieses Diagramm verdeutlicht die thermische Behaglichkeit als Zusammenhang von
  • mittlerer Oberflächentemperatur der Raum umschließenden Flächen
    und
  • Raumlufttemperatur

Die schraffierte Fläche kennzeichnet den Bereich thermischer Behaglichkeit. Links ist die mittlere Oberflächentemperatur der Raum umschließenden Flächen dargestellt und unten die Raumlufttemperatur. Das umschließende größere Parallelogramm kennzeichnet den Bereich "noch behaglich".

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'

Die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) hat mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) und des Bundesindustrieverbands Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V. (BDH), die Broschüre 'Thermische Behaglichkeit im Niedrigenergiehaus' herausgegeben. Die vorliegende Broschüre soll Architekten, Fachplanern, Handwerkern und Bauherren eine Hilfestellung geben, um Bauvorhaben und Modernisierungen hinsichtlich der thermischen Behaglichkeit zu optimieren.

Angenehme und behagliche Räume bestimmen wesentlich den Nutzen, Wert und Komfort von Wohnungen oder Büros. Um diese Qualität zu erreichen genügt es nicht, die Wärmedämmung zu verbessern. Anspruchsvolle thermische Bedingungen lassen sich erzielen, wenn geeignete bau- und anlagentechnische Lösungen sinnvoll kombiniert werden. Anhand umfangreicher grafischer Darstellungen wird in der Broschüre verdeutlicht, wie sich die unterschiedlichen Einflussgrößen - zum Beispiel das Heizsystem oder die Anordnung der Heizkörper - auf die thermische Behaglichkeit auswirken. Bei ganzheitlichen Betrachtungsweisen ist die Einhaltung der thermischen Behaglichkeit eine ausgesprochen wichtige Voraussetzung für kostengünstiges Bauen, optimierte Energieeinsparung bzw. CO2-Emissionsminderung und gesundes sowie konfliktfreies Nutzen von Wohnungen und Büros.

Die Broschüre ist erhältlich beim Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. - BDH, auch als Download unter www.bdh-koeln.de oder bei der Deutschen Energie-Agentur GmbH - dena, Chausseestraße 128a, 10115 Berlin.

Kommentar DIMaGB: Na, wenn´ s die dena sagt, muss es ja stimmen.


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]

Auskühlzeit in h (Beispiele)
Wandbaustoff r lR 24,0 cm 36,5 cm
Ziegel 0,65 0,12 87 200
Ziegel 0,7 0,14 - 185
Ziegel 0,8 0,16 80 185
Ziegel 0,8 0,18 71 164
Ziegel 0,9 0,21 61 141
Porenbeton 0,5 0,16 50 116
Kalksandstein 1,4 0,70 32 -

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.
Siehe dazu: TAV und Phasenverschiebung

zurück zur "Bauphysik für jedermann"


Dämmen oder nicht dämmen - das ist hier die Frage
(Frei nach Shakespeare)

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.

  Rohdichte spez. Wärme-
kapazität
Wärme-
ausdehng.
Wärme-
leitfähigkeit
Wärme-
menge
U-Wert
bei 5 cm
  r c a lR Q U
  kg/m3 kJ/kg*K 1/K*10-6 W/m*K Wh/m³ (DT=1K) W/m²K
Luft        1,25 1,001            0,35 --
Wasser 1.000 4,187 60   1.160 --
Holz (Fichte) _.600   _3 0,13    350 1,82
Porenbeton _.600   _8 0,19    
PVC    150   80      
Glas 2.500   _8      
Ziegel 1.400   _6     360 3,95
Gestein 2.400   10      
Beton 2.400   10 2,10   670 5,16
Eisen 7.250 0,440 12,3      
MiWo   100     0,035    
Polystyrol     30           12 0,70
Gipskarton   900         270 2,45


wird vervollständigt


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.
Siehe dazu auch Berichtsheft 15 des Bundesverbandes Porenbeton."

"Der Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf den Jahres-Heizwärmebedarf ist gering." Zu dieser Aussage gelangt man, wenn man folgender Literatur folgt:
Hauser, G.: Heizenergieverbrauch und sommerlicher Wärmeschutz bei leichten Bauteilen. DAB 16 (1984), H. 3, S. 277-280
Hauser, G.: Einfluss des Wärmedurchgangskoeffizienten und der Wärmespeicherfähigkeit von Bauteilen auf den Heizenergieverbrauch von Gebäuden. Literaturstudie. Bauphysik 6 (1984) H.5, S. 180-186, H. 6, S. 207-213
Hauser, G.: Rechnerische Vorherbestimmung des Wärmeverhaltens großer Bauten. Dissertation Universität Stuttgart (1977).
Hauser, G.: Verfahren zur Berechnung des Temperaturverhaltens und Energieverbrauchs von Gebäuden. KI 6 (1978), H. 2, S. 53-56

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?

TAV und Phasenverschiebung

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."


Angenehm Wohnen: Im Sommer kühl und im Winter warm
heißt eine Pressemitteilung des Fachverbandes WDVS vom 16.06.2001.
ich gebe sie hier ungekürzt wieder:

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.

Bemerkenswert finde ich das Eingeständnis, dass "die Wärmespeicherfähigkeit des Mauerwerks von Vorteil" ist. Und zwar deshalb, "weil die Wärme im massiven Baustoff gehalten wird und nicht ungebremst nach außen abwandern kann".

Ansonsten enthält dieser Artikel nur die halbe Wahrheit:

  • während des Hochsommers kann es auch in "gut" gedämmten Häusern unangenehm heiß werden (Barackenklima)
  • massives Mauerwerk gibt zwar die gespeicherte Wärme nach innen und nach außen wieder ab, jedoch ist diese Aussage ohne Quantifizierung völlig irreführend; was eine Mauerwerkswand nach innen abgibt, ist sehr viel weniger, als was außen ankommt (TAV) und darüber hinaus spielen die Verhältnisse von Wandoberflächentemperatur und Raumlufttemperatur eine nicht unwesentliche Rolle (thermische Behaglichkeit)

Den letzten Satz zu "Fachbetriebe", "energiesparend" und "umweltschonend" mag ich nicht kommentieren, zu diesem Thema steht m.E. bereits genug im Infobereich.


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 geht es zur Original-Seite auf Französisch. Was hier dargestellt wird, ist nichts anderes als das TAV und die Phasenverschiebung. Diese Eigenschaften der Außenwand sind bereits weiter oben beschrieben.

Man erkennt deutlich die großen Schwankungen der Außentemperaturen und die stark gedämpften Schwankungen der Innentemperaturen.

Die Phasenverschiebung ist mit 12 Stunden angegeben (weiter oben hatten wir ein Beispiel mit 13 Stunden).

Hier geht es zur Original-Seite auf Französisch. Auch hier bedeutet Wohnkomfort (auch Behaglichkeit genannt), dass es trotz starker Temperaturschwankungen außen (hier sind es 18 °C bis 34 °C, also D = 16 K) im Wohnbereich angenehm und weitgehend ausgeglichen bleibt (hier 22 °C bis 27 °C).

2,5 / 8 = 0,31, das ist auch kein schlechtes Temperatur - Amplituden - Verhältnis (TAV). Zum Vergleich: bei dem Beispiel oben sind es 0,067. Sie können ja versuchen, diese Werte mit Leichtbauweise zu erreichen.

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.
Oder Sie versuchen Ihr Glück bei Systran (hier nur Textübersetzung mit Strg+V, keine URL).
Die Übersetzung macht ein Computer, dazu noch in der Light-Version, daher wird vieles eher lustig zu lesen sein, aber verstehen kann man es.


Solare Gewinne nur durchs Fenster?
Um diese Betrachtung zu vereinfachen, schauen wir uns
eine Skizze zum Thema an:

Die Sonne scheint und die Wärmestrahlung fällt auf alle Gegenstände, die sich erwärmen. Es gehen Strahlen durchs Fenster, das nennt man solare Gewinne, weil die Wärme im Haus bleibt.

Das mag noch jedem einleuchten, der muss noch nicht mal in einem Wintergarten gesessen haben. Glas lässt Sonnenstrahlung durch und drinnen wird es warm. Das ist verblüffend simpel.

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.

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:

Aus-
rich-
tung
Fenster-
fläche
[ m2 ]
Ein-
strahlung
[ kWh/m2a ]
Faktor Gesamtener-
giedurch-
lassgrad gi
solarer
Gewinn
[ kWh/a ]
N 1,8 100 0,567 0,64 64,8
O 4,7 150 0,567 0,64 253,8
W 6,0 150 0,567 0,64 324,0
S 14,6 270 0,567 0,64 1.419,1
gesamt 27,1       2.061,7

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:

Aus-
rich-
tung
Fenster-
fläche
[ m2 ]
Brutto-Wand-
Fläche
[ m2 ]
Netto-Wand-
Fläche
[ m2 ]
Ein-
strahlung
[ kWh/m2a ]
solarer
Gewinn
[ kWh/a ]
N 1,8 53,3 51,5 100 0
O 4,7 53,3 48,6 150 0
W 6,0 53,3 47,3 150 0
S 14,6 53,3 38,7 270 0
gesamt 27,1 213,3 186,2   0,0


Um sich noch mal die Relation zu verdeutlichen: mit 27 m2 Fensterfläche erzielen wir 2.000 kWh/a an solaren Gewinnen, mit dem fast 7-fachen erzielen wir 0. Ist es tatsächlich nur der u-Wert, der uns Heizkosten einspart oder trägt die Wärmestrahlung doch irgendwie bei?

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.

Egal zu welcher Jahreszeit: es ist ein ständiges Auf und Ab. Auch wenn dieses Diagramm der Jahres-Temperatur- Maxima und -Minima idealisiert ist, erkennt man den Kurvenverlauf. Der ändert sich nicht wesentlich, wenn man genauere Werte einsetzt. Innerhalb der Min und Max kann man für den täglichen Temperaturverlauf eine ähnliche Sinuskurve für das und Ab zeichnen.

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.

Wir sehen die Linien der Temperaturdurchgänge durch eine homogene Ziegelwand und im Vergleich durch eine gedämmte Kalksandstein- Wand. +20 °C soll unsere gewünschte Raumtemperatur sein und für außen setzen wir mal -10 °C.
Bei dieser gedämmten Mauerwerkswand führen andere Materialkennwerte zu dem anderen Verlauf der Linien. Rechts ist eine Betonwand. Ohne die Werte näher zu quantifizieren, ist es immer so, dass es innen mit der Raumtemperatur von +20 °C beginnt und außen mit der winterlichen Temperatur von -10 °C endet.
Korrekturhinweis:
beim Mauerwerk muss die Gerade weniger steil sein als in der Dämmung.
Zudem fehlen die schönen Kurven für die Wärmeübergangswiderstände.

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
C1 = 1 / r C ( r ist die Rohdichte des Materials ) und man erhält:

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.

Diese Skizze soll solare Einträge verdeutlichen. Das Fenster lässt einen Teil der ankommenden Strahlungswärme durchgehen, ein Teil wird reflektiert. Genauso verhält sich die Wand: ein Teil wird aufgenommen, ein Teil wird reflektiert.

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?


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.
Quelle: http://www.energiesparhaus.at/fachbegriffe/solaregewinne.htm (dead link, 29.01.2005)

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
Quelle: http://www.treibhauseffekt.com/erneuerbare/passive.html

Nachhilfeunterricht erforderlich, zusätzlich den Hang zur einseitigen Betrachtung abtrainieren, komplexe Betrachtungsweisen üben. "Was für die TWD gilt, gilt für die ungedämmte Wand noch lange nicht" oder "Warum direkte Einstrahlung und Globalstrahlung um ungedämmte Außenwände einen Bogen machen" - lesen Sie dazu etwas im Abschnitt TWD.

Roland Kraus und Franz Feldmeier
Bewertung eines nichttransparenten Fassadenelements
zur passiven Nutzung der Solarenergie

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.
Um zukünftig nichttransparente Wandaufbauten mit einer transparenten äußeren Abdeckung hinsichtlich ihrer Ausnutzung der Solarenergie einfach beurteilen zu können, bietet es sich aufgrund der guten Übereinstimmung mit der dynamischen Simulation an, das in prEN 832 beschriebene Verfahren anzuwenden. Ist ein von der Einbausituation unabhängiger Kennwert anzugeben, so kann ein äquivalenter k-Wert analog dem Verfahren bei Fenstern angegeben werden.

Quelle:
Inhaltsverzeichnis 2/1998 gi - Gesundheitsingenieur
Haustechnik - Bauphysik - Umwelttechnik
122. Jahrgang 1998. ISSN 0932-6200
 


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.
wpe4.jpg (39966 bytes)

Die Außenlufttemperatur lag im Beobachtungszeitraum zwischen 0 und -10 °C.
Die Wandoberflächentemperaturen lagen bei der Kompaktfassade mit bis zu + 45 °C um ca. 10 °C höher als bei Verblendmauerwerk, im Februar wohlgemerkt.
Alle Temperaturspitzen wurden zwischen 14:00 u. 15:00 Uhr gemessen.
Die Strahlungsluftwerte lagen bei + 28 bzw. + 37 °C, während die Außenluft nicht über 0°C kam.
Die gemessenen Windgeschwindigkeiten lagen zwischen 0 und 2,8 m/s.

Auf der Südfassade wurden Strahlungsintensitäten bis zu 850 W/m² gemessen (19.02.1992, 14:00 Uhr).
Aus den gemessenen Einstrahlungswerten ergeben sich folgende Beispielerträge:
4.535 Wh/m² am 18.02.1992
4.930 Wh/m² am 19.02.1992
4.525 Wh/m² am 20.02.1992
Dabei lagen jeweils über 8,5 Stunden die Intensitäten über 100 W/m².

Quelle:Frank, ETHZ Spezialfragen der Bauphysik, 17.01.2003, EMPA-Daten von 02.1992
An der Erstellung (und Finanzierung) der Messreihe war Paul Bossert beteiligt.


Diesen Beitrag aus dem Bauherren-Forum bei DIMaGB.de vom 07.04.2002
möchte ich Ihnen nicht vorenthalten:

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.

Wieso soll es denn im Winter nicht auch um Strahlung gehen? Wärmestrahlung gibt ein Körper ab - sommers wie winters.

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.

Folgen wir mal dieser verblüffenden Logik: im Sommer ist es draußen heiß und innen soll es kühl sein. Dan glauben wir einfach mal: "der eintretende Wärmestrom ist fast unabhängig vom Material". jetzt nehmen wir den Winter: außen kalt und innen soll es warm sein. Nun geht der Wärmestrom von innen nach außen. Da aber "der ... Wärmestrom ... fast unabhängig vom Material" ist, müsste es doch völlig egal sein, ob wir eine Dämmung an der Wand haben oder nicht. Oder?

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.

Ja, was denn nun? Oben durften wir erfahren, dass "der ... Wärmestrom ... fast unabhängig vom Material" ist. Nun hängt er also vom U-Wert ab. Das kann aber auch daran liegen, dass sich Strahlung und Thermodynamik im Sommer und im Winter ganz anders verhalten - es hat nur noch keiner gemerkt.


TWD - die "solare Wandheizung"
Ob es uns der Wahrheit näher bringt, wird sich zeigen.

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.

Bildquelle:

Solare Wandheizung
Fassadendämmung mit Solarenergie-Nutzung
Prospekt der CAPAROL Farben Lacke Bautenschutz
GmbH & Co Vertriebs KG

Seite 5 unten

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?
Natürlich im Solar-Bezirk Köpenick. Die Emrichstraße liegt in Friedrichshagen, Nähe Bölschestr.


Mit der Thematik
Saisonale Abschattung von transparent gedämmten Wänden mit Hilfe von Prismenscheiben
haben sich Dirk Christoffers, Philip Kneser und Ute Schramm
(die Reihenfolge ist nicht von mir!) befasst.
Nachzulesen in: Forschungsverbund Sonnenenergie "Themen 97/98", S. 63-67.

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:

Solarabsorption auf Außenwänden und Reduktion der Transmissionswärmeverluste. Ein Bericht der AMz. Die Simulationsrechnungen [4] haben ergeben, dass bei Einsatz heller, d.h. verputzter einschaliger Außenwände 1,5 - 4,5% Heizwärme durch Solarabsorption eingespart werden kann. Bei dunklen Oberflächen liegen diese Werte zwischen 2 und etwa 8% Energieeinsparung.
Dieser Bonus ist weitestgehend unabhängig von der ein- oder zweischaligen Bauweise, jedoch zeigen schwere Außenwände tendenziell höhere Verbesserungsmaße als leichte Wände wie z. B. hoch gedämmte Holzständerkonstruktionen. Dies ist durch den erhöhten Ausnutzungsgrad der solaren Gewinne bei schweren Bauweisen zu erklären [6]
.

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.:

Höhenwinkel d [°] 30 25 20 15 - 00
Azimutwinkel j [°] 00 - 20 25 - 30 30 - 35 40

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.

Abb. 6:
Bestrahlungsstärke (kW/m2) aus direkter Einstrahlung an der Südfassade an klaren Januartagen mit (-----) und ohne (........) vor gehängter Prismenscheibe.
Abb. 7:
Tägliche Strahlungssumme (kW/m2) an der Südfassade aus direkter Strahlung an klaren Tagen mit (-----) und ohne (........) Prismenscheibe.
Die Säulen zeigen zum Vergleich den monatlichen Heizenergieverbrauch (kWh) eines gut gedämmten Einfamilienhauses in Norddeutschland.


Dazu muss man den Aufbau kennen, von innen nach außen: Mauerwerk, Absorber, Luftspalt, TWD (Röhrchen). Davor entweder die Prismenscheiben oder nur ein Fensterglas (Referenz).

Was sagen uns diese Diagramme?

  1. Die Bestrahlungsstärke (kW/m2) aus direkter Einstrahlung an der Südfassade an klaren Tagen ist ohne stärker als mit Prismenscheibe.
  2. In den Monaten Oktober - Februar ist die tägliche Strahlungssumme aus direkter Strahlung fast gleich (im Dezember 0,5 kW/m2 weniger). Von April - August ist sie fast zu vernachlässigen.

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?
Ich kann mittels solarer Gewinne aus direkter Einstrahlung 9,1 % des jährlichen Heizenergiebedarfs abdecken.
(hier: bei 54 m2 Südfassade mit Absorptionskoeffizient der Solarstrahlung 0,7)

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).

Abb. 11, 12, 13:
Globalstrahlung (vertikal, Süd) und Bestrahlungsstärke hinter der Prismenscheibe an einem
  • stark bedeckten Sommertag (26.06.1997)
    Transmissionsgrad 56% (links oben)
  • klaren Wintertag (16.01.1997)
    Transmissionsgrad 86% (rechts oben)
  • klaren Sommertag (03.06.1997)
    Transmissionsgrad 30% (links unten)


Diese Auswertungen sollen uns erst mal nur Daten zur Globalstrahlung liefern, das ist ja auch nicht uninteressant. An einem klaren Wintertag sind es immerhin ca. 580 W/m2 gegenüber ca. 780 W/m2 an einem klaren Sommertag.

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.

Abb. 14:
Wärmefluss in die solare Südfassade an einem klaren Wintertag (16.01.1997). Dargestellt sind die zeitlichen Verläufe am Testelement mit Prismenscheibe und am Referenzelement.
Abb. 15:
Wärmefluss in die Solarwand an einem klaren Sommertag (03.06.1997)

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.

Was bedeutet das?
Ich kann mittels solarer Gewinne aus direkter Einstrahlung 9,1 % des jährlichen Heizenergiebedarfs abdecken und ich komme über 10%, wenn ich die Wirkung aus Globalstrahlung mitrechne.

Es scheint aber noch besser zu gehen, ich zitiere:
Die eingesetzten Baumaterialien tragen entscheidend zum Raumklima und zum Energieverbrauch bei. Energetisch relevant sind dabei sowohl die Dämmeigenschaften als auch die Fähigkeit zur Wärmespeicherung. Durch eine sinnvolle Dimensionierung:

  • wird der Energieverbrauch deutlich reduziert
  • können Temperaturschwankungen ausgeglichen werden
  • kann eine sommerliche Überwärmung vermieden werden
  • können die Anheizzeiten verkürzt werden.

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


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.
Vorteile:
Insbesondere bei Sanierungen ist eine transparente Wärmedämmung sinnvoll, da hier oft wenig südorientierte Fensterflächen vorhanden sind, durch die solare Gewinne erzielt werden können. Durch das massive Mauerwerk ergibt sich eine erwünschte zeitliche Verschiebung des Wärmeeintrags in die Abendstunden. Der Energiegewinn beträgt bei Südfassaden bis zu 120kWh/m² im Jahr.

Probleme:
Im Sommer ist die Überhitzungsproblematik (insbesondere bei ost- oder westorientierten Wänden) nicht zu vernachlässigen. Abhilfe schaffen saubere Südorientierung mit ausreichenden Dachvorsprüngen sowie (kostenintensive) Verschattungseinrichtungen.
Bei der oft empfohlenen Teilbelegung von Wänden kann eine Rissgefahr durch zu starke Temperaturunterschiede auftreten. Durch das unterschiedliche Trocknungsverhalten hinter konventionellem Putz und der TWD können diese Risse bis zur Innenoberfläche der Wand reichen. (Untersuchung von Jürgen Rath, veröffentlicht in der Zeitschrift "Erneuerbare Energie")

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.
Quelle: http://www.energiesparhaus.at/gebaeudehuelle/twd.htm

HERSTELLER VON TWD-SYSTEMEN
Eine TWD aus mit Glas abgedeckten Papierwaben bietet die Firma E.S.A. aus Linz (Oberösterreich) an. Dabei übernimmt das Glas den Witterungsschutz. Die Farbgebung, Transparenz des Glases und die Rasterung sind frei gestaltbar und können so architektonische Akzente setzen. Ein Vorteil des Systems ist die ökologische Unbedenklichkeit. www.esa-solarfassade.at/ (dead link, 29.01.2005)

Die Fa. sto hat ein TWD-System aus Kapillarröhrchen im Programm, die mit durchsichtigem Glaskugelputz abgedeckt werden: www.sto.at/
Von der Lucido Solar AG gibt es eine TWD, die mit horizontalen Lamellen arbeitet: www.lucido-solar.com/

Die Fa. capatect hat ihre TWD-Systeme bereits wieder vom Markt genommen.
Mein Kommentar: Sie können sich aber eines der Pilotprojekte sozusagen als Museum ansehen: Berlin Köpenick, OT Friedrichshagen, Emrichstraße.

Weitere TWD-Systeme gibt es von der Fa.Okalux www.okalux.de/produkte_kapiluxh.htm (dead link, 30.01.2005)
sowie von den Glaswerken Arnold: www.glaswerke-arnold.de/bau/Helioran.htm

Quelle: http://www.energiesparhaus.at/gebaeudehuelle/twdhersteller.htm

Bis jetzt habe ich nur unverändert zitiert. Einen Kommentar kann man recht kurz halten: TWD setzt voraus, dass man die Gebäudewand mit einem WDV versehen hat. Deshalb finden solare Gewinne der ungedämmten Außenwand hier keine Erwähnung.

Also stellen Sie sich die Frage: "Wem nützt es?". Die Antwort (z.B. einseitige Werbung?) könnte relativ leicht fallen. Aber, vielleicht finden wir es noch heraus, warum mittels TWD solare Gewinne möglich sind und warum über solare Gewinne der ungedämmten massiven Außenwand kaum einer redet?


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:
a) Außenwand Porenbeton
b) Außenwand Kalksandstein mit Mineralwolle-Dämmung
c) Außenwand Ziegel-MW

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:

  1. Tragelement für darauf liegende Decken, Wände, Dächer
  2. raumbildender Abschluss gegen außen
  3. Geborgenheit und Behaglichkeit für den Bewohner
  4. Schutzfunktion (Lärm, Schall, Brand, Wärme, Kälte, Wind, Niederschläge)
  5. Dämmeigenschaft und Speichervermögen bei Strahlungsaufnahmevermögen

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
Versuch einer gesamtenergetischen Betrachtung.
Dazu soll es genügen, die energetischen Daten der Herstellungsprozesse einzubeziehen.
Ob es uns der Wahrheit näher bringt, wird sich zeigen.

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.

Baustoff Ausgangs-
material
Her-
stell-
tempe-
ratur
Herstell-
prozeß
Rohdichten
u-Werte
(von bis bzw. die häufigsten)
Primär-
energie-
einsatz
Kalksandsteine Kalk und Sand
1 : 12 + Zusätze
160-
220
°C
Branntkalk löscht zu Kalkhydrat, Kieselsäure wird abgelöst u. verbindet sich mit dem Kalk r = 0,6 bis 2,2 (1,2 / 1,6) 190,6
kWh/t

114,36
kWh/m3
(r = 0,6)
Mineralwolle Kalkstein, Feldspat, Dolomit, Basalt, Diabas, Sand , Zement, Altglas 1.400 - 1.500
°C
Stoffe werden auf geschmolzen und zerfasert, Bindemittel wird aufgesprüht, Aushärtung im Tunnelofen u = 0,040 u. 0,035 W/(m2K)  
Styropor Erdöl   chem. Prozess u = 0,040 u. 0,035 W/(m2K) 16 l HL/ m3
(für Herst., Transp., Verarb.)
Porenbeton # # # r = 0,55 474
kWh/m3
Leichtziegel # # # r = 0,80 328
kWh/m3
Bimsbeton # # # r = 0,70 203
kWh/m3


# = zu ergänzen

***

Energetik beim Ziegelbau
Ist ein Haus besser aus Ziegel oder Polystyrol?

Beide Baustoffe (gemeint sind Ziegel und Polystyrol, M.B.) werden mit irrsinnig viel Energie hergestellt, der
Ziegel wird da wohl aufwendiger sein- schlecht für ihn. Auch der Transport verbraucht viel mehr Diesel - ganz schlecht. Ist die Statik am Haus unklar, steht die Ziegelwand frei auf der Decke, ein stahlbewehrter Unterzug muss her. Der Stahl wird auch mit viel Energie gekocht, Zement ebenso - sauschlecht für den Ziegel. Dumm ist auch, dass man den Ziegel nicht einfach mit Uhu verkleben kann, Mörtel braucht man also auch noch, wieder Zement und auch Kalk, der auch mit Energieeinsatz hergestellt wird.

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
05.06.2003


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:
"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."

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

Gebäude Haus 2A (9708 EA) Haus 4 (9780 EA) Haus 6 (9780 EA)
Wfl. 3.202 qm 3.225 qm 3.225 qm
Jahr Heizkosten in DM Heizkosten in DM Heizkosten in DM
1976 29.446,49 27.855,45 28.523,57
1977 - - -
1978 23.765,90 24.379,78 23.346,79
1979 34.119,99 35.331,99 35.378,28
1980 38.857,77 40.986,32 40.626,60
1981 40.268,02 41.100,58 39.905,14
1982 39.583,36 40.475,00 39.021,61
1983 39.465,98 40.466,67 38.555,07
1984 42.301,81 42.352,31 41.537,01
1985 42.749,69 42.926,77 44.192,36
1986 30.370,96 28.671,11 30.643,86
1987 25.962,99 23.926,83 25.954,98
1988* 20.030,67 19.020,31 20.112,00
1989 19.660,33 19.039,61 19.990,37
1990 22.758,54 21.077,37 21.577,47
1991 27.426,12 24.602,03 24.935,90
1992 23.299,10 21.354,45 22.390,85
1993 24.081,03 22.130,89 23.672,19
1994 24.899,04 21.863,97 23.844,03
1995 23.079,03 20.570,53 22.980,84
1996 30.116,30 26.370,05 29.345,55
1997 25.829,28 23.340,53 25.626,22
1998 24.540,88 21.949,60 24.083,66
1999 22.534,02 20.716,21 22.874,82
2000 27.260,83 24.937,80 27.625,85

)* 1988: Anbringung eines WDVS mit 3 mm Kunststoffverblender auf 4 cm Polystyrol

Sehr gut verdeutlicht wird das Ganze durch eine Grafik:

Grafik von Prof. Claus Meier zu den oben aufgeführten Messdaten. Haus 6 ist zunächst eine dunkelblauen Linie zugeordnet, die dann als hellblaue weitergeführt wird.

Die Änderung liegt auf dem Zeitpunkt, da man das WDVS angebracht hat. Wie Sie feststellen, hat sich zwar die Farbe der Linie geändert, nicht aber der Energieverbrauch.

Da drängt sich die Frage auf: was hat die teure Wärmedämmung genutzt?

Mehr dazu, vor allem gut kommentiert und reich illustriert
sowie mit Fakten hinterlegt, finden Sie hier bei Konrad Fischer.

Lesermeinung:

Sehr geehrte Damen und Herren, ich bin mit vielen Ihrer Ausführungen einverstanden, aber:
Tolle Werte aus Tollenbrink - also das Diagramm dürfte falsch interpretiert worden sein - es ist doch eindeutig eine Reduzierung des Heizkostenbedarfs auf etwa 50 % der ursprünglichen Werte zu erkennen !
Und bitte können Sie mir erklären, warum es in den alten gemauerten Kirchen im Sommer kühl und im Winter eiskalt ist ?
Mit freundlichen Grüssen
Johann D., Hadersdorf am Kamp

30.10.2005

Sehr geehrter Herr D.
vielen Dank für das Interesse. Bzgl. Veränderung der Werte: keiner behauptet, dass keine  Veränderung stattgefunden hat - das erkennt man an dem Kurvenverlauf. Aber wo ist der große Unterscheid zwischen gedämmt und ungedämmt? Was hat die Investition genutzt, wenn kein signifikanter Unterschied festzustellen ist? Stellenweise liegen die Verbrauchswerte des gedämmten Hauses über denen des ungedämmten.

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).
Mit freundlichen Grüßen
M. Bumann


Untersuchungen über den effektiven Wärmeschutz
verschiedener Ziegelaußenwandkonstruktionen

Fraunhofer Institut für Bauphysik
B Ho 8/83-II
Holzkirchen, 5. Juli 1983

Wiedergegeben wird hier der Inhalt von Bl. 33, 38, 39.


Bild 3: Aufbau und bauphysikalische Daten der in den Räumen 1-6 eingesetzten Außenwände


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.

Raum
Nr.
Wandkonstruktion Kurz-
bez.
1 monolithisch 36,5 cm mit Fenster (M 36)
2 monolithisch 36,5 cm ohne Fenster (M 36 oF)
3 monolithisch 49 cm mit Fenster (M 49)
4 Innendämmung (ID)
4a Außendämmung (23 cm) mit Fenster (AD 23)
5 Außendämmung mit Fenster (AD 10)
6 zweischalig mit Fenster (Z)

Bild 9: Gemessene mittlere Heizleistung in der Messperiode Januar 1983,
in der eine extrem gedämmte Wand (Raum 4a) in den Vergleich aufgenommen wurde.

 Die Herren vom Fraunhofer-Institut haben durch Messungen herausgefunden

  • eine mit 10 cm Dämmung WLG 040 gedämmte 24 cm Wand (5) erfordert
    keine geringere Heizleistung als eine 49 cm monolithische Wand (3) - Bild 8
  • auch wenn man die Dämmstärke mehr als verdoppelt (4a),
    ändert das nichts am Ergebnis - Bild 9
  • die ungedämmte Wand mit k = 0,46 "dämmt" also besser
    als die gedämmte Wand mit k = 0,16
  • im Vergleich der 24er Wände mit Dämmung (10 bzw. 23 cm je WLG 040, 5 u. 4a)
    bedeuten + 130 % Dämmstärke lediglich < 5 % Einsparung an Heizleistung - Bild 9
  • im Vergleich der 24er Wand mit 10 cm Dämmung und der 24er Wand mit 11,5 cm
    Vormauerschale + 6 cm Luftschicht schneidet die ungedämmte Konstruktion
    gerade einmal fast 10% schlechter ab

Einen Bericht finden Sie auch bei richtigbauen.de:
Fraunhofer IBP beweist Fehlerbehaftung der U-Wert-Theorie
:: http://www.richtigbauen.de/info/phy/phy17.htm


Online-Tool zur Berechnung von Ueff

Kollegen Rauch ist es gelungen die Ueff-Werte von Prof. Meier aus seinen Tabellen in ein kleines  online-Rechenprogramm einzufügen. Diese Seite zum Testen:

  www.ib-rauch.de/bauphysik/energie.html

Autor: Dipl.-Ing. Peter Rauch

Ergänzungen:
"Sehr geehrter Herr Bumann,
Mit der online-Berechnung des ueff-Wertes auf meiner Seite haben sich auch Kritiker gemeldet. In diesem Zusammenhang wurde auch deutlich, dass die Feuchtigkeit im Mauerwerk bisher nicht berücksichtigt wird. Also auch bei der u-Wert-Berechnung. Die Feuchtigkeit wird bisher bei der Betrachtung des Wärmeschutzes nicht
beachtet. ..."
E-Mail vom 03.07.2003

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.
Ein Anfang ist ja bereits gemacht:

   Die 8 energierelevanten Faktoren der Außenwand

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.

Dazu sagte mir Prof. P.M. Weinspach vor über 20 Jahren, dass wir das Problem - weil zu komplex - mathematisch vermutlich nie lösen können! Er ist der Auffassung, dass hier nur die Empirie erfolgreich wäre. Doch wenn keiner messen will, kommt man sich recht hilflos vor.

Hier haben wir nur die Versuche von Prof. Haller ETHZ/EMPA aus den Jahren 1953 - 1958, welche ich in db 9/82 auszugsweise veröffentlicht habe. (siehe Beilage - wird demnächst eingestellt)

Damals sagte mir mein Freund Dr. H.G. Wiedemann: liebes Paulchen, du hast in Bild 4 die Feuchte und damit die erhöhte Wärmespeicherfähigkeit vergessen! In den 8 Faktoren findest Du die sprachliche Umsetzung dieses Effektes!

von Paul Bossert (und von mir leicht gekürzt)
Quelle. E-Mail vom 03.07.2003


Sommerlicher Wärmeschutz mit Beton

Gebäude werden im Sommer durch hohe Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung erwärmt. Wie sich dabei das Raumklima ändert, hängt mitentscheidend von der Wärmespeicherkapazität der Baustoffe ab. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Betonwand mit außen liegender Wärmedämmung. Die durch die Wärmedämmung langsam eindringende Wärme führt zu einer Aufheizung der massiven Beton-Konstruktion. Die Lufttemperatur bleibt damit relativ kühl. Wenn in den kalten Nachtstunden, die in dem Beton (Decke und Wände) gespeicherte Wärme von der Innenseite durch Lüften abgeführt wird, steht für den nächsten Sonnentag, wieder die volle Speicherkapazität zur Verfügung. Dies wird auch als „natürliche Klimatisierung“ bezeichnet.

Kühle Keller oder überirdische Schlossgewölbe sind allgemein bekannt. Bei letzteren wird durch das enorme Wärmespeichervermögen der meterdicken Natursteinkonstruktionen die mittlere Jahrestemperatur, die in Deutschland bei ca. 10 °C liegt, im Innenraum weitestgehend erhalten. Das gleiche Prinzip macht man sich bei Betonwänden mit außen liegender Wärmedämmung zu nutze. Die Wärmedämmung reduziert den Wärmeeintrag aus warmer Außenluft und Sonneneinstrahlung deutlich. Der massive Beton dient als Wärmespeicher. Die Tageseinwirkung eines heißen Sommertages erhöht die Betontemperatur der Konstruktion nur geringfügig.

Die Wärmemenge, die eine 20 cm dicke Außenwand von 4 m mal 2,5 m = 1 m³ Beton um 1 °C erwärmt, würde ausreichen um 100 m³ Luft um rund 15 °C zu erwärmen. Dies zeigt die Wirksamkeit einer massiven Konstruktion. Bei einem Gebäude aus Beton wirken Betondecken, massive Innenwände und Zementestrich ebenso als Wärmespeicher.

Temperaturspitzen werden abgefangen

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.

Wohnkeller: Eine willkommene Schlafzuflucht im Sommer

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.

Zusammenfassend ist festzuhalten, Betonkonstruktionen mit außen liegender Wärmedämmung sind schlank, sicher, dauerhaft und sorgen zu allen Jahreszeiten für ein angenehmes Wohnklima.

Weitere Informationen zum Thema Beton finden sich im Internet unter www.beton.org

Quelle:
Bundesverband der Deutschen Transportbetonindustrie e.V.
Presse-Information, 02.07.2004
in puncto Transportbeton GmbH


Wärmedämmung – Wärmespeicherung
Hinweise zum Energiesparen
Hrsg.: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie
Verfasser: Dr. Georg W. Seunig
erschienen: 1998

Die wärmedämmenden Eigenschaften eines Bauteils verringern den Wärmedurchgang von der warmen zur kalten Seite. So reduziert z. B. eine gute Wärmedämmung der Außenbauteile den Heizenergiebedarf eines Gebäudes erheblich. Zudem werden durch eine gute Wärmedämmung die tageszeitlich, witterungs- oder nutzungsbedingten Temperaturschwankungen geringer, was zur Verbesserung der Behaglichkeit des Raumklimas beiträgt.

Der Vorgang der Wärmespeicherung in seinem zeitlichen Ablauf sei am Beispiel einer Außenwand dargestellt: Scheint die Sonne auf eine Außenwand, so erwärmt sich diese allmählich. Die höchste Temperatur tritt an der Innenseite einer Außenwand erst auf, wenn sie außen schon wieder abgeklungen ist. Diese [Phasenverschiebung] bewirkt, daß ein Teil der eingestrahlten Wärmemenge nach Rückgang der maximalen Außentemperatur nicht weiter nach innen vordringt, sondern wieder an die bereits abgekühlte Außenseite zurückfließt. Daher schwanken die Temperaturen an der Außenoberfläche einer Außenwand weit mehr als an der Innenoberfläche.

Grundsätzlich kann gesagt werden, daß speicherfähige Bauteile bei dauernd genutzten Gebäuden über alle Jahreszeiten größere Behaglichkeit in Aufenthaltsräumen herbeiführen, da sie die Schwankungen der Raumlufttemperatur begrenzen und Temperaturspitzen verringern.

Durch Speicherung der in der Übergangszeit (Herbst und Frühling) und im Winter durch die Fensterflächen einfallenden Sonnenenergie senken [speicherfähige Innenbauteile] die Anlagen- und Betriebskosten der Heizungsanlage. Im Sommer verbessern speicherfähige Bauteile das Raumklima durch Verminderung von Temperaturspitzen und Temperaturschwankungen sowie durch nächtliches Auskühlen der speicherfähigen Massen bei Fensterlüftung.

Als Faustregel gilt, daß ein Material Wärme um so besser speichern kann, je schwerer es ist. Voraussetzung dafür ist, daß  auf den innenliegenden Oberflächen der raumumschließenden Bauteile keine Wärmedämmschichten vorhanden sind. Der Bau speicherfähiger Innenbauteile (Innenwände und Geschoßdecken ohne Wärme-dämmschichten) ist unproblematisch.

Außenwände dagegen sollen nicht nur speicherfähig sein, sondern vor allem auch wärmedämmend ausgeführt werden. Während die Speicherfähigkeit mit dem Gewicht eines Materials zunimmt, nimmt die Wärme-dämmfähigkeit mit dem Gewicht ab.

1 m3 Ziegelmauerwerk kann mehr Wärme speichern als 1 000 m3 Luft. Das erklärt auch, warum bei stoßweiser Fensterlüftung im Winter die ausgetauschte Raumluft sehr schnell wieder erwärmt wird, wenn der Raum von speicherfähigen Bauteilen umschlossen ist. Die im Mauerwerk gespeicherte Wärmemenge hat sich durch das Lüften nur unmerklich verringert und kann zur raschen Wiedererwärmung der Raumluft beitragen. Im Verhältnis zu ihrem Gewicht vermögen organische Stoffe (z. B. Holz) und Flüssigkeiten besonders viel Wärme zu speichern.

1 m3 Fichtenholz kann bei Erwärmung um 1 K (°C) 350 Wh aufnehmen, obwohl er nur eine Rohdichte von 600 kg/m3 hat. Trotz der also nicht einmal halb so großen Masse kann Fichtenholz im Vergleich zum Ziegelmauerwerk fast soviel Wärme speichern wie dieses. Holz benötigt für die W ärmeaufnahme wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit eine wesentlich längere Zeit und ist daher nicht in gleichem Maße wie mineralische Baustoffe dazu geeignet, tageszeitliche, witterungs- und nutzungsbedingte Temperaturschwankungen auszugleichen.

Noch wesentlich besser als mineralische oder organische Stoffe eignen sich Flüssigkeiten zur Wärme-speicherung. So kann z. B. Wasser bei einer Temperaturerhöhung um 1 K (°C) pro m3 1 160 Wh aufnehmen, obwohl es mit seiner Rohdichte von etwa 1 000 kg/m3 wesentlich leichter als Beton und Ziegelmauerwerk ist. Diese Eigenschaft des Wassers ist Grund dafür, daß es bei Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen häufig als Wärmespeichermedium eingesetzt wird.

Schwere und leichte Bauweise unterscheiden sich durch die flächenbezogene Masse der Bauteile. Nach DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“, Ausgabe August 1981, Teil 2, muß die geringe Speicherfähigkeit leichter Bauteile durch erhöhten Wärmeschutz ausgeglichen werden.

Als leichte Bauteile gelten Außenwände, Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen und Dächer mit einer flächenbezogenen Masse von jeweils weniger als 300 kg/m2. Zur flächenbezogenen Masse zählt bei Bauteilen ohne Dämmschicht die Gesamtmasse des Bauteils, bei Bauteilen mit Dämmschicht die Masse derjenigen Schichten, die raumseitig vor der Dämmschicht angeordnet sind.

In allen Jahreszeiten bewirkt die schwere Bauweise, daß tageszeitlich und witterungsbedingte Temperatur-schwankungen stark vermindert ins Rauminnere gelangen und Temperaturspitzen reduziert werden.

Bei Gebäuden mit leichten Außen- und Innenbauteilen schlagen dagegen die Temperaturschwankungen insbesondere im Sommer fast in voller Höhe nach innen durch. Trotz gleicher Durchschnittstemperatur sind die Temperaturschwankungen bei leichter Bauweise erheblich höher als bei schwerer Bauweise, da sich die Raumluft tagsüber wesentlich mehr erwärmt, nachts dagegen stärker abkühlt.

Bei langanhaltenden Hitzeperioden kann zwar auch die schwere Bauweise das Ansteigen der Durchschnittstemperatur der Raumluft nicht auf Dauer verhindern, gegenüber der leichten Bauweise wird dieser Anstieg jedoch begrenzt, da die in den schweren Bauteilen gespeicherten Wärmemengen durch nächtliche Fensterlüftung abgegeben werden können.

Vor allem in der Übergangszeit begrenzt die schwere Bauweise den Rückgang der Raumlufttemperaturen gegenüber der leichten Bauweise durch bessere Ausnutzung der eingestrahlten Energie. Die Betriebskosten der Heizung und von raumlufttechnischen Anlagen werden dadurch verringert.

Anforderungen an Außenwände sind bereits erwähnt worden. Sie sollten möglichst schwer sein (Flächengewicht mehr als 300 kg/m2) und einen niedrigen k-Wert aufweisen. Bei mehrschichtigen Konstruktionen mit einer schweren inneren und einer leichten äußeren Schale werden äußere Temperaturschwankungen nur in stark verringertem Maß nach innen weitergegeben.

Außenbauteile mit gleicher flächenbezogener Masse und gleicher Wärmedämmfähigkeit weisen je nach Lage und Ausbildung der Wärmedämmschicht bei gleichen äußeren und inneren Oberflächentemperaturen unterschiedliche Temperaturverläufe im Bauteilinneren auf.

In einer Außenwand ohne Dämmschicht nimmt die Temperatur im Bauteilinnern gleichmäßig von innen nach außen ab. In einer solchen Wand kann mehr Wärme gespeichert werden als in einer Außenwand mit innenliegender Wärmedämmschicht, aber weniger als in einer Außenwand mit Außendämmung.

Anforderungen an einzelne Bauteile

Liegt die Wärmedämmschicht innen, kann sich die Außenlufttemperatur fast ungehindert bis zur Dämmschicht fortsetzen. Die äußere ungedämmte Schicht der Außenwand erwärmt sich nur geringfügig durch die Dämmschicht hindurch von innen, wird also nicht sehr viel wärmer als die Außenluft. Eine innenliegende Wärmedämmung verringert daher die Nutzbarkeit der Wärmespeicherfähigkeit von Bauteilen entscheidend.

Liegt die Wärmedämmschicht außen, dann behält die ganze schwere innere Schicht der Außenwand annähernd die Temperatur der Raumluft und steht daher zur Wärmespeicherung zur Verfügung.

Speicherfähige Innenwände spielen eine wichtige Rolle beim Ausgleich der Raumlufttemperaturen. Innenwände mit flächenbezogenen Massen von 100 bis 150 kg/m2 und Wanddicken bis zu 15 cm können zur Wärmespeicherung genutzt werden, wenn sie nicht wärmedämmend verkleidet oder durch Mobiliar verstellt sind. Wandverkleidungen, Akustikplatten oder Einbauschränke machen es der Innenwand unmöglich, als Wärmespeicher wirksam zu werden. Schon dünne wärmedämmende Verkleidungen verringern die Wärmeaufnahmefähigkeit.

In gleicher Weise behindern stark dämmende Bodenbeläge wie Parkettfußböden und dicke Teppiche sowie abgehängte Decken die Wärmeaufnahme der Geschoßdecken. Unverkleidete Geschoßdecken mit einer flächenbezogenen Masse von 400 bis 500 kg/m2 eignen sich besonders gut zur Speicherung von Wärmemengen. Schwere Geschoßdecken können die Aufheizung eines Gebäudes selbst bei mehrtägigen Hitzeperioden ohne Fensterlüftung verringern.

Leichte Bauteile wie Außenwände, Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen und Dächer mit einer flächenbezogenen Masse von jeweils weniger als 300 kg/m2 unterliegen nach DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“, Ausgabe August 1981, Teil 2, zum Ausgleich ihrer unzureichenden Wärmespeicherfähigkeit verschärften Anforderungen an den Wärmeschutz.

Nur in ihrem sinnvollen Zusammenwirken können die wärmedämmenden und wärmespeichernden Eigenschaften von Bauteilen synergetisch zur Geltung kommen. Ein solches Zusammenwirken ist z. B. bei Außenbauteilen mit innenliegender schwerer und damit speicherfähiger Schicht und außenliegender Wärmedämmschicht gegeben.

Zusammenfassend kann gesagt werden:

Speicherfähige Bauteile führen bei kontinuierlicher Raumnutzung zu erhöhter Behaglichkeit des Raumklimas im Gebäudeinneren (Grund: geringe Schwankungen der Raumlufttemperaturen, niedrigere Temperaturspitzen im Sommer, langsamerer Temperaturrückgang bei Ausfall der Heizung).

Die Speicherung der in der Übergangszeit und im Winter durch Fensterflächen einfallenden Sonnenenergie wirkt sich positiv auf das energetische Verhalten der Gebäude aus. Verringerung von Temperaturspitzen und Temperaturschwankungen und nächtliches Auskühlen durch Fensterlüftung (sommerlicher Wärmeschutz) können Klimaanlagen bei Bürogebäuden überflüssig machen oder zumindest erheblich verringerte Kühllasten ermöglichen.

Speichermassen in dauernd genutzten Räumen erlauben eine Beheizung mit trägen Heizsystemen. Ein Verzicht auf wärmespeichernde Bauteile bietet sich bei Gebäuden an, die nur gelegentlich genutzt werden (Lager, Versammlungsstätten). Sind diese Gebäude in leichter Bauweise erstellt, können sie mit Hilfe rasch regelbarer Heizungsanlagen schnell aufgeheizt werden, um nach ihrer Nutzung ebenso schnell wieder abzukühlen.
 


Auf dieser Seite möchte ich Ihnen einige interessante Überlegungen vorstellen, die etwas abseits der Schulphysik, respektive der öffentlichen Lehrmeinung, liegen. Vielleicht liegt hier der Weg zu den Antworten, zumindest zum großen Teil. Ich finde die Denkansätze wert, dass sie einem großen Kreis zugänglich gemacht werden. Kurz etwas zum Anliegen des Autors (12.12.02):

Sehr geehrter Herr Bumann,
... Sie schreiben ich sollte einige Wünsche äußern. Ich habe nur einen Wunsch, nämlich dass meine Vorstellungen von den Experten fair beurteilt und im Falle eines positiven Urteils den Bürgern zur Anwendung freigegeben werden.
Mit freundlichen Grüßen
Peter Sachs

Nun, eine faire Beurteilung erwarte ich eher nicht. Einige werden gar nicht verstehen, worum es geht, einige wollen es gar nicht. Und gerade deshalb veröffentliche ich die Artikel hier im Infobereich - damit wir ein paar Aspekte mehr mitbekommen.

Autor:
Peter Sachs
Ulmenstraße 6
85435 Erding

e-mail Adresse: petersachs@freenet.de
Internet: http://people.freenet.de/petersachs/start.hmtl  (dead link, 29.01.2005)

Internet:
http://freenet-homepage.de/petersachs/ (wieder online)
Bericht bei BAUFÜSICK:
http://baufuesick.blogspot.com/2008/09/die-genormten-u-werte-treffen-nicht-zu.html

(12.09.2008)


Inhalt:


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.
Provozierend stelle ich an den Anfang die Behauptung:

“ 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.
Resultierend daraus ist festzustellen, dass das sinnlich nicht wahrnehmbare Substanz- oder auch Energiegewicht an Stellen höheren Potentials größer sein muss, als an Stellen nahe des Nullpunktes. Weiter ergibt sich, dass die Energieanziehung der Massengravitation entgegensteht. Während kleine Massengewichte von größeren mehr angezogen werden, streben größere Substanzgewichte in Richtung absoluten Nullpunkt.

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.
Der große Irrtum beruht darauf, dass dieser im physikalischen Sinn nicht existierenden Energieform Fließeigenschaften zugesprochen und daraus Energietransportvorgänge abgeleitet werden. In Wirklichkeit sind durch Vektoren darstellbare Energiedrücke für Energietransportvorgänge ursächlich. Aus diesen Vorstellungen ist auch abzuleiten, dass Temperatur dort gemessen wird wo keine vorhanden ist. Ein Beispiel ist der Weltraum. Ein eingebrachtes Thermometer wird die Temperatur des vorhandenen Energieniveaus anzeigen, obwohl keine oder nur geringfügig Temperatur vorhanden ist, weil Materie zur Bremsung der Energie weitgehend fehlt. Nur das messende Thermometer wird aufgeladen und zeigt Temperatur entsprechend dem vorhandenen Energieniveau.

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:

Hauptsache ist doch der Inhalt, nicht die Mathematik.
Mit der Mathematik  kann man nämlich alles beweisen.
 

Graphische Ermittlung des Energiedurchganges durch Materie

grafik02.jpg (18237 bytes)

 
Voraussetzungen:
Thermischer und materieller Widerstand werden getrennt betrachtet. Öffnungsweite des Strahlungsfensters entspricht der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen. Der materielle Widerstand bestimmt die Zeitdauer für den Durchgang der aus dem Strahlungsfenster austretenden Energie. Energie wird als Druckkraft betrachtet.

Beschreibung der Vorgänge:
Der thermische Widerstand wird von 0 Kelvin ausgehend bis zum vollkommenen Abschluss des Strahlungs-fensters als Dreieck aufgetragen. Die den Zeitablauf steuernde Dämmdicke wird auf der Abszissenachse in Höhe unmittelbar über dem Supraleitungspunkt aufgetragen und als Dreieck geschlossen.
Die positiven und negativen, vom Supraleitungspunkt ausgehenden Zeitachsen werden aufgetragen. Weil der Supraleitungspunkt nicht für die verschieden möglichen Dämmstoffe bekannt ist, ist die Zeit für eine bestimmte Öffnungsweite des Strahlungsfensters experimentell zu bestimmen und das Dreieck nach den Gesetzen der Dreieckslehre festzulegen.

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:
Aufsatz: "Energie, Energietransport, Wärme" von Peter Sachs
Internet http://people.freenet.de/petersachs
(dead link, 29.01.2005)
 


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)
abzurufen.

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.
Beim Durchgang durch Materie werden Frequenzen und damit die Wellenlängen auf Grund der geleisteten Durchtrittsarbeit verändert. 

Weitere Einzelheiten siehe Internetseiten.

Beschreibung der anliegenden 10 Bilder:
 

tp01.jpg (5253 bytes) Bild 1:
Zustand in einem ausgeglichenen Energiefeld.
Keine Druckdifferenz.
Widerstand rd. 0

 

 

Bild 2:
Druckdifferenz = h x n x v 2 – h x n x v 1
Widerstand rd. 0. Zeitverzögerung rd. 0
Zustrahlung rd. Abstrahlung

tp02.jpg (8279 bytes)
tp03.jpg (6624 bytes) 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.
tp04.jpg (11950 bytes)
tp05.jpg (13718 bytes) 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.
tp06.jpg (14092 bytes)
tp07.jpg (15251 bytes) 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:
Abbau der Energie.
Bei optimaler Dämmdicke (Bild 4) in der Regel kürzere Zeitdauer bis wieder volle Tempe- raturdifferenz eintritt. Nach vollständigem Abbau der Speicherenergie spontaner Potentialsprung zu voller Temperaturdifferenz zwischen den Wandoberflächen.

tp08.jpg (12242 bytes)
tp09.jpg (16698 bytes) 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:
Wand zu dünn.
Ständige Abstrahlung.
Analogie: Wärmebrücken, Fenster und Türen mit deren Anschlüssen usw.
Jede Erwärmung über die Außentemperatur in den Nachtstunden verrät Schwachstellen in einer Gebäudewand ob opak oder transparent.
Energiequanten wandern auf Grund des zu geringen Widerstandes in zu kurzer Zeit durch eine Gebäudewand.
 

tp10.jpg (11946 bytes)
Erding den  26.04.2002
Peter Sachs

Verkürzte Fassung des  Abkühlungsverfahrens zur Ermittlung des Energieverbrauches.
Dem Rat eines Experten folgend stelle ich meine Vorstellungen  in verkürzter Form vor. 

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.
Ein Zitat von Albert Einstein.

02.01.2003
Peter Sachs


Ablauf der Energiewanderung

img3.jpg (12732 bytes)


Energietransport allein durch Strahlung
entsprechend der Solareinstrahlung durch den Weltraum
 

Voraussetzungen:

  1. Strahlung ist eine temperaturfreie Kraft
  2. Aufladung und damit fühlbare Erwärmung ist nur bei Anwesenheit von Materie möglich
  3. Die in das verspiegelte System eindringende Energie tritt nur als Strahlung auf
  4. Leitung und Konvektion im System entfallen auf Grund des Vakuums und der Verspiegelung der Röhre
  5. Strahlung evtl. fokussieren

img6.jpg (14517 bytes)

Grundlagen:
Aufsatz "Energie, Energietransport, Wärme" von Peter Sachs
Internet http://people.freenet.de/petersachs/start.html (dead link, 29.01.2005)


Ausrutscher der Wissenschaft
(Reaktionen von Ministerien und Instituten)

Ein Thermodynamiker:

Was Wärme ist, weiß ich nicht ...
Auf jeden Fall entsteht mechanische Energie unter Aufwand von Wärme und durch Mitwirken bestimmter Stoffeigenschaften. Die Anzahl der verschiedenen Soffe wird auf 15 Millionen geschätzt.
Keine zwei davon sind gleich ...

Technische Universität München:

Ziegelwand, d=36,5 cm, lambda = 0,300 W/mK
Leichtwand, d=5,0 cm, lambda=0,041 W/mK
Innentemperatur 20,0°
Außentemperatur 1,00° (-2,00°)
Instationäre Berechnung:
Ergebnis ist mit vier Stellen hinter dem Komma:
Verlust Ziegelwand 0,3333 Wh/m^2
Verlust Leichtwand 0,3329 Wh/m^2

Kommentar:
Beide Wände haben unter den gegebenen Innen- und Außenbedingungen gleichen Wärmeverlust bezüglich des Innenraumes, was in der Fachwelt seit Langem bekannt ist. (Ziegelwände verbieten und mit Schaum bauen wäre mein Vorschlag)

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:
Berechnungen nach der Lehrmeinung können bestenfalls als mehr oder weniger zutreffende Schätzungen betrachtet werden. Außendämmungen können die kostenlose Solarstrahlung nicht nutzen, wie es auch das Bayerische Wirtschaftsministerium richtige beschreibt. (Seite 16 der Broschüre "Erneuerbare Energien in Bayern") 


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.

Bilder:
abk11_k.jpg (1437 bytes)  abk12_k.jpg (1694 bytes)   abk2_k.jpg (1338 bytes)  abk3_k.jpg (1311 bytes)
Klicken Sie auf die Miniaturen, das große Bild wird dann in einem neuen Fenster geöffnet.

Zur Ergänzung einige Gedanken,
übersandt per E-Mail vom 07.01.2003
Sehr geehrter Herr Bumann,

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.

sk1.jpg (3674 bytes)

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.

sk2.jpg (3356 bytes)  sk3.jpg (4409 bytes)

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.

sk4.jpg (3528 bytes)  sk5.jpg (3554 bytes)

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.

sk6.jpg (3856 bytes)  sk7.jpg (4855 bytes)

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.
Mit freundlichen Grüßen
Peter Sachs


Betreff: Energieverbrauch
Datum: Mon, 15 Dec 2003

Von: Peter Sachs
An:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Bundesministerium für Umwelt
DIN, TU München, TU-Berlin, Uni Stuttgart, Uni-Marburg

Sehr geehrte Damen und Herren,

allen angeschriebenen Personen und Institutionen ist meine Forschungsarbeit seit Jahren bekannt.

Seit wann gibt es Strahlung in festen Körpern, schreibt ein Experte. Wollen Sie beweisen, dass Fourier ein Versager und Newton ein Stümper ist. Solche und ähnliche Antworten bekomme ich seit Jahren. Verstanden hat er aber meine Gedankengänge nicht.

Es gibt natürlich keine Strahlung aus dem Inneren fester Körper. Es gibt jedoch einen Energieverbrauch, wie ich kurz beschreiben möchte. Wo aber verbleibt die Energie welche bis zum Schwingungsausgleich der Atome und Moleküle abgebaut wird, wenn sie nicht abgestrahlt werden kann?

Energie ist eine temperaturfreie Kraft und besitzt Substanz. Bereits vor zwei Jahrzehnten habe ich, wie aus meinen Internetseiten zu ersehen ist, beschrieben, dass unter Zuhilfenahme der speziellen Relativitätstheorie mit der Formel M = E / c ^ 2 das aus der Energie resultierende Massengewicht ermittelt werden kann. Die beim Wärmeschutz auftretende geringe Temperaturdifferenz weist ein unwägbar geringes Gewicht auf, das aber ausreicht um einen Energietransport durch einen Widerstand zu ermöglichen.

Und was geschieht nun mit der eingesperrten, verbrauchten Energie? Was geschieht beim Energietransport infolge der Sperrung der Abstrahlung aus dem Inneren eines Körpers? Die Energie wandelt sich in Masse mit dem unwägbaren Gewicht um, womit der Kreis geschlossen ist.

Die höhere Energiegewichtung an Stellen mit höherer Temperatur hält einen ständigen Energieumwandlungs- prozess aufrecht solange die Materialdicke und somit der Widerstand soweit abnimmt, bis eine volle Abstrahlung erfolgen kann. Bei Teilabstrahlung reduziert sich der Umwandlungsprozess entsprechend.

Ich bitte, sofern eine andere Theorie bekannt ist, meine Vorstellungen zu widerlegen.
Zu Ihrer Information füge ich eine Kurzbeschreibung meiner Forschungsarbeit bei.

Mit freundlichen Grüßen
Peter Sachs
Erding


Wärmeschutzberechnungen unter Zugrundelegung der Quantentheorie.
Kurzfassung meiner Forschungsarbeit.
Hauptgründe für meine Kritik :

Wärmeschutzberechnungen nach der Lehrmeinung widersprechen den Naturgesetzen weil die Wärmegrundlage nicht existiert. Kein Physiker auf der Welt weiß was Wärme in physikalischer Hinsicht ist. Der Energietransport durch Materie setzt nach der Lehrmeinung ein Perpetuum mobile voraus, d.h. Arbeit ohne Energieverbrauch. Luftwiderstände existieren nicht.

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.

Vorschläge für eine Berichtigung der Theorie:

1) An Stelle des Wärmebegriffes sind Energiequanten als Rechengrundlage für Wärmeschutzberechnungen zugrunde zu legen. Wärme in physikalischer Hinsicht existiert nicht.

2) Energie in Form von Strahlung ist eine temperaturfreie Kraft.

3) Energiequanten regen beim Auftreffen auf Materie Atome und Moleküle zu erhöhten Schwingungen an. Lebende Wesen nehmen diesen Vorgang als zunehmende, fühlbare Wärme bzw. Temperatur wahr

4) Beim Durchgang der Energiequanten (Lichtgeschwindigkeit) durch einen Widerstand entsteht wie bei jedem Bremsvorgang fühlbare Wärme; ist also mit Arbeitsaufwand und Energieverbrauch verbunden, welcher nach der Lehrmeinung nicht erkannt wird. Die Schwingungsfrequenz nimmt kontinuierlich ab, bis ein Gleichgewichtszustand mit der kälteren Zone erreicht ist. Träfe die Lehrmeinung zu, müsste innen und außen die gleiche Wandoberflächentemperatur auftreten.

5) Alle Materie kühlt beim Durchgang durch einen Widerstand ab. Je geringer der Energieeintrag umso kürzer die aufgeladene Strecke

6) Das Ende dieser Strecke weist keine Potentialdifferenz mehr auf. Durchtrittsarbeit kann somit nicht mehr geleistet werden, weil die Energie verbraucht ist. Die spannungslosen Energiequanten werden "geerdet" bzw. gehen in den spannungsgleichen auf; vermischen sich also mit diesen. Dieser Zustand kann auch als latente Supraleitung betrachtet werden.

7) Über diese Strecke hinausgehende Materialdicken sind für den Wärmeschutz wirkungslos und nachteilig, weil ein Potentialabbau infolge solarer Gegenstrahlung, verzögert wird.

8) Das vorliegende Verfahren erlaubt die Bestimmung optimaler Wanddicken unter Berücksichtigung der zu erwartenden Temperaturdifferenzen Der thermische Widerstand bestimmt dabei die Temperaturdifferenz, der materielle die Zeit für den Durchgang einer bestimmten Energiemenge durch eine Baustoffschicht.

9) Die vorliegende Theorie erfordert eine richtige Anordnung der Schichtfolgen. Höher dämmende Materialien mit geringer Speicherkapazität sind an der Innenseite, geringer dämmende mit höherer Speicherkapazität an der Außenseite anzuordnen. Die Energie soll im Raum verbleiben und mit geringem Energieeinsatz und geringer Speicherkapazität aufgewärmt werden. Innen eingebrachte Energie durch Einbau von speicherfähigem Material an der Innenseite zu speichern und damit in die Nähe der Außentemperatur zu zu transportieren erhöht den Energieverbrauch. Die Solarenergie dagegen soll von außen mit weniger Widerstand und höherer Wärmekapazität eingelagert werden. Nicht Wärme durchströmt Materie, sondern entsteht und vergeht beim Energiedurchgang.

10) Die von den Experten immer wieder geforderte Beweisführung von meiner Seite ist deshalb überflüssig, weil das Wesen der Energiequanten sehr gut erforscht ist, während die Existenz der physikalischen Wärme nicht nachgewiesen werden kann. Die Grundlagen nach der Lehrmeinung beruhen aber auf diesem Phantomwert.

Die Grundlagen für die vorgenannten Ausführungen sind aus dem Internet unter DIMaGB.de oder http://people.freenet.de/petersachs/start.html (dead link, 29.01.2005) abzurufen.

Peter Sachs
Erding
 


Anwendung der Quantenmechanik bei Wärmeschutzberechnungen
Datum: Wed, 03 Dec 2003
Von: Peter Sachs
An:
Landesgewerbeanstalt Nürnberg
Bayerische Ingenieurkammer
Bayerische Architektenkammer

Sehr geehrte Damen und Herren,

wie von anderen Experten und Institutionen bekomme ich auch von Ihnen keine Antwort auf meine elektronische Post. Besonders enttäuscht bin ich deshalb, weil ich während meiner Dienstzeit jahrzehntelang mit Ihrer Außenstelle Landshut unter Leitung von Herrn Rauchenecker eng zusammengearbeitet, und dabei kennen gelernt habe, welch hohe Ansprüche von Ihrem Institut an Genauigkeit und Können gestellt wurden.

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
wirksam sein. Was Luft einer Kraft für einen Widerstand entgegensetzen soll, ist ohnehin unerklärlich.

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.

Nicht rein aus der Luft gegriffene Wärmedurchgangswiderstände sondern von anerkannten Instituten für jede Baustoffart zu ermittelnde Abkühlungsfaktoren, abhängig von den Energieleitzahlen, sind für eine zutreffende Ermittlung des Energieverbrauches erforderlich. Die optimale Zeit für die naturgesetzlich vorgegebene Akühlungsstrecke bis zur Erreichung des Außentemperatur ist damit zu ermitteln.

Die Oberste Baubehörde in München schreibt, dass die Lehrmeinung auf auf Grundlage wissenschaftlich gesicherter Daten erarbeitet wurde. Dass weder auf der Welt noch im Universum solche Grundlagen existieren hat man leider noch nicht erkannt. Die seit Jahrzehnten bekannten Mehrdeutigkeiten auf dem Gebiet des Wärmeschutzes werden von diesen Herrschaften ignoriert.

Als Anlage sende ich Ihnen eine Kurzfassung meiner Forschungsarbeit.
Die Grundlagen sind im Internet unter www.DIMaGB.de abzurufen.
Ich hoffe auf eine Antwort von Ihnen.
Mit freundlichen Grüßen

Peter Sachs
Erding
 

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