Wärme

Question 1

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer 1

Energie ist eine Erhaltungsgröße
Eine Energieänderung eines Systems kann ausschließlich durch den Transport von Energie über die Systemgrenze hinweg hervorgerufen werden (Arbeit W, Wärme Q, Energie Em (Masse/Stoff))

Question 2

Grundgröße Wärme

Answer 2

Ist eine energetische Prozessgröße, die bei der Übertragung von thermischer Energie über die Systemgrenze auftritt
Fließt stets vom Ort hoher zum Ort niedriger Temperatur

Question 3

Wärmestrom

Answer 3

Als Wärmestrom wird die je Zeiteinheit übertragene Wärme bezeichnet

Question 4

Wärmestromdichte

Answer 4

Als Wärmestromdichte wir der Wärmestrom bezeichnet, der je Flächeneinheit über eine Fläche hinweg übertragen wird

Question 5

Drei Mechanismen der Wärmeübertragung

Answer 5

Wärmeleitung: Energietransport durch atomaren und molekularen Impulsaustausch
Konvektion: Wärmetransport von einem fluiden Medium an die Oberfläche eines festen Körpers oder umgekehrt
Wärmestrahlung: Wärme- bzw. Temperaturstrahlung ist Energietransport durch elektromagnetische Wellen

Question 6

Ziel von Wärmeschutz

Answer 6

Verringerung des Wärmeaustausches zwischen Gebäude und Umwelt
Sicherung hygrischer Wohnverhältnisse
Sicherung der thermischen Behaglichkeit
Vermeidung von thermisch bedingten Bauschäden

Question 7

Wärmeleitfähigkeit

Answer 7

Die Wärmeleitfähigkeit gibt an, welche Wärmemenge Q innerhalb einer Stunde bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin durch eine 1 Meter dicke Schicht eines Stoffes über eine Fläche von 1 quadratmeter übertragen wird

Question 8

Wärmedämmstoffe

Answer 8

Wärmedämmstoffe werden in Wärmeleitfähigkeitsstufen eingeteilt
Die Einteilung erfolgt in 0,001 W/mK-Schritten
WLS-ANgaben erfolgen ohne Komma
–> WLS 030 bedeutet lamda= 0,030 W/mK

Question 9

Vakuumdämmung (VIP)

Answer 9

Reduzierung der Dämmstoffdicke um bis zu 1:10

Nachteile: Schutz der VIP notwendig; Randbereich problematisch

Question 10

Wie verhält sich der HEizwärmebedarf übers Jahr gesehen?

Answer 10

sinkt von Januar bis Mai kontinuirlich ab, und ist von Juni bis September nicht benötigt. Ab Oktober Steigt der Bedarf dann bis Dezember wieder auf den höchsten Bedarf an
(ohne Baufeuchte Spart man ca 8600 kWh)

Question 11

Wärmedurchlasswiederstand R

Answer 11

Bei unendlich langer Zeit ändert sich der zeitliche Verlauf der Temperatur nicht mehr
Wir betrachten keine: Wärmespeicherung, Aufladungsvorgänge, Entladungsvorgänge
daraus reduziert sich die Zahl der Variablen auf: Wärmeleitfähigkeit und Dicke
–> Es wird nur die reine Dämmung des Stoffes betrachtet

Question 12

Konvektion

Answer 12

Wärme wird durch Bewegungen von Molekülen von einem zum anderen Ort übertragen
Im gegensatz zur Wärmeleitung legen die Moleküle eine große Distanz zurück
In der Grenzschicht ändert sich die Geschwindigkeit/Temperatur über eine kurze Entfernung bis fast zum Maximalwert der Strömung

Question 13

Erzwungen Konvektion

Answer 13

Konvektion bei der der Teilchentrannsport durch äußere Einwirkungen, beispielsweise durch ein Gebläse hervorgerufen wird

Question 14

Freie Konvektion

Answer 14

Konvektion, bei der infolge von Temperaturänderungen Dichteunterschiede hervorgerufen werden, die den Teilchentransport bewirken

Question 15

Nusselt-Zahl (Nu)

Answer 15

Die Nusselt-Zahl kennzeichnet, um das wie vielfache höher der Wärmeübergang eines strömenden Mediums gegenüber der Wärmeleitung des ruhenden Mediums ist

Question 16

Reynolds-Zahl

Answer 16

Die Rexnolds-Zahl (Re) kennzeichnet Strömungsverhältnisse bei erzwungener Konvektion. Sie stellt das Verhältnis von Trägheit- zu Reibungskräften dar.

Question 17

Prandtl-Zahl

Answer 17

Die Prandtl-zahl (Pr) stellt das Verhältnis zweier Stoffwerte und zwar der kinematischen Zähigkeit zur Temperaturleitfähigkeit dar.

Question 18

Wärmestrahlung – Stefan-Boltzmann-Gesetz

Answer 18

Die maximal mögliche Wärmestromdichte der von der Oberfläche eines Körpers ausgesandten Wärmestraahlung.
Dies gilt nur für schwarze Körper (schwarze Strahler)

Question 19

Wärme – Emissionsgrad

Answer 19

In der Realität gibt es keinen “idealen Strahler”. Die Wärmestromdichte durch Strahlung wird deshalb mit dem temperaturabhängigen Emissionsgrad korrigiert.
Der Emissionsgrad hängt weiterhin u.a. auch von der Rauigkeit des Materials ab.

Question 20

Emissionsgrade im Bauwesen

Answer 20

Im Bauwesen wird die Temperaturabhängigkeit des Emissionsgrades vernachlässigt.
Für die Außenwand wird allgemein ein Emissionsgrad von 0,9 angesetzt.
Nach dem Kirchhoffschen Gesetz ist der Emissionsgrad an der Oberfläche des Strahlers bei jeder Temperatur und fpr jede Wellenlänge gleich dem (langwelligen) Absorptionsgrad der Oberfläche.

Question 21

Strahlung zwischen planparallelen Flächen

Answer 21

Im Bauwesen ist man meist an dem Strahlungsaustaush zwischen zwei planparallelen Flächen interessiert, ein typisches Beispiel wäre der Austausch zwischen zwei gegenüber stehenden Wänden.
Damit folgt für den Sichtfaktor der Wert 1.