Wärmeschutz 1. Semester Flashcards
Q
kWh
Energie = Leistung * Zeit
[kWh, MJ] = [kW, MJ/h] * [h]
Leistung
[kW]
Heizleistung, Kühlleistung, Wärmefluss,…
Leistung = momentan oder maximal gegebene Leistung
(einer Heizanlage, Wärmefluss durch einen Bauteil,…)
Flächenspezifische Last
[W/m2]
Heizlast, Kühllast, installierte Beleuchtungsleistung
Last
[kW]
Heiz- und Kühllast = maximal erforderliche Leistung Heizund Kühlleistung für die Auslegung der Anlagen
Energieverbrauch
[kWh/a, MWh/a]
Energieverbrauch pro Jahr
ENERGIEKENNZAHL
[kWh/m2a]
Flächenspezifischer Energieverbrauch
Energieverbrauch / Bezugsgröße
WÄRMESTROM Φ
WÄRMESTROM Φ
[W]
Wärmestrom ist die je Zeiteinheit übertragene Wärmemenge
WÄRMESTROMDICHTE ρ
WÄRMESTROMDICHTE ρ
[W/m2]
Wärmestromdichte ist der flächenbezogene Wärmestrom
WÄRMELEITFÄHIGKEIT λ
WÄRMELEITFÄHIGKEIT λ
[W/(mK)]
Wärmeleitzahl
Gibt an, welche Wärmemenge je Zeiteinheit durch 1 m2 einer 1m dicken Stoffschicht geleitet wird, wenn der
Temperaturunterschied zwischen beiden Oberflächen 1 K
beträgt
Materialien je nach Wärmeleitfähigkeit (Von niedrigster zur höchster)
Polystyrol
Holz
Hohlziegel
Wasser
Vollziegel
Kalkzementputz
Stahlbeton
Betonstahl
Aluminium
SPEZIFISCHE WÄRMEKAPAZITÄT
Gibt an, welche Wärmemenge (J) zugeführt werden muss, um 1kg eines Stoffes um 1K zu erwärmen
Kennzeichnet die Wärmespeicherfähigkeit eines Stoffes
Materialien je nach spezifischer Wärmekapazität (Von höchster zur niedrigster)
Wasser
Holz
Polystyrol
Stahlbeton
Kalkzementputz
Vollziegel
Aluminium
Hohlziegel
Betonstahl
WÄRMEDURCHLASSWIDERSTAND R
WÄRMEDURCHLASSWIDERSTAND R
[(m2K)/W]
Resistance
R = d / λ
Jener Widerstand, den ein Bauteil der Dicke d dem
Durchgang einer Wärmeleistung von 1W/m2 bei einer
Temperaturdifferenz von 1K entgegensetzt. Er ist der
Quotient aus Schichtdicke und Wärmeleitfähigkeit und
beschreibt damit gewissermaßen die Wärmeleitfähigkeit
einer Bauteilschicht
Rs,i
Rs,e
+ abhängig von
+ Arten
Rs,i WÄRMEDURCHLASSWIDERSTAND innen
Rs,e WÄRMEDURCHLASSWIDERSTAND außen
Abhängig von:
Luftgeschwindigkeit
Richtung des Wärmestroms
Rauhigkeit der Oberfläche
Richtungen von Rs,i und Rs,e: Aufwärts, Horizontal, Abwärts => immer größere Werte bei Erhöhung der Dicke der Luftschicht
Richtung des Wärmestroms [m2K/W]
Aufwärts Horizontal Abwärts
Rs,i 0,1 0,13 0,17
Rs,e 0,04 0,04 0,04
U-Wert
WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT U
[W/(m2K)]
U-Wert
U= 1 / (Rs,i + Σ (d/λ) + Rs,e)
Ist der Wärmestrom je m2, wenn die Temperaturdifferenz der Luft zu beiden Seiten der Konstruktion 1 K beträgt
Gebäudehülle + Aufgaben
Schutz vor Witterung
Sicherheit
Innenraumkomfort
Gebäudehülle: beeinflusst durch
- Klima
- Bauweise (Leichtbau / Massivbau)
- Verhältnis transparente / opake Flächen
Opake Flächen - relevante Parameter, Materialeigenschaften
Nicht transparente Flächen
Relevante Parameter:
* Orientierung
* Neigung
Materialeigenschaften:
* Thermische Eigenschaften > U-Wert
* Schallschutz
* Brandschutz
* Ökologische Kriterien
Transparente Flächen - relevante Parameter
Orientierung,
Neigung
Verschattung
Größe (Flächenanteil an Fassade)
Transparente Flächen - Aufgaben
Wärmedämmung , Sonnenschutz, Schallschutz, Lichtumlenkung, Sichtschutz, Selbstreinigend, Selbsttragend, Architektonische Aspekte
Transparente Elemente - Materialeigenschaften
Materialeigenschaften:
* Thermische Eigenschaften: U-Wert [W/(m2K)]
* g-Wert [%]
* Lichtdurchlässigkeit (Transparenz ) [%]
* Schalldämm Maß : Rw [dB]
* Ökologische Kriterien
g-Wert
Gesamtenergiedurchlassgrad (nach den Verlusten aus Reflexion und dem Teil der Absorption, der nach außen geht)
Isolierglaseinheiten
Uw – Wert
U-Wert Fenster
Uw – Wert - Formeln
Uw = (AgUg + AfUf + lgψg) / Aw Fenster
Uw = (AgUg + AfUf + lgψg + leψe) / Aw Fenster eingebaut
Ag, Af - A Glas/Fensterrahmen
Ug, Uf - U-Wert Glas/Fensterrahmen
lg Umfang der Verglasung
Ψg Wärmebrückenkoeffizient Glas / Rahmen [W/mK]
Ie - Einbauumfang des Fensters
Ψg Wärmebrückenkoeffizient Rahmen/Wand [W/mK]
Dämmstoffe Aufgaben
Wärmeschutz
* Reduzierung des Heizwärmebedarfs
* Erhöhung der Behaglichkeit
* Vermeidung/Reduzierung von Kondensationsvorgängen
* Vermeidung von Bauschäden
Schallschutz
* Trittschalldämmende Maßnahmen
* Schalldämmende Maßnahmen
Brandschutz
* Erzielung von Brennbarkeitsklassen (A1, A2, B,..)
GESCHÄUMTE KUNSTSTOFFE
- Polystyrol (Styropor, XPS)
- Neopor
- Polyurethan
Anwendungen
Außendämmung
Flachdach
Dämmung des Kellerbereichs
Feuchtebeständige Dämmerfordernisse (XPS)
ANORGANISCHE DÄMMSTOFFE
- Mineralwolle (Steinwolle, Glaswolle)
- Blähton
- Perlite
- Kalziumsilikat-Platten
- Schaumglas
Anwendungen
Wärmedämmung im Dachraum
Hinterlüftete Fassade
Rohrisolierung
Trittschalldämmmung
Bandschutz (Steinwolle)
SCHAUMGLAS (FOAMGLAS)
Unbrennbar, hitzefest, frostbeständig,
säurebeständig, wasser- und dampfdicht
Anwendungen >
Für Dach bei Fugenverguss mit Bitumen
(keine Dampfsperren erforderlich)
Böden zu Erdreich
Kühlräume
Stark druckbeanspruchte Konstruktionen
NATURDÄMMSTOFFE (= nachwachsende Rohstoffe) und Dämmstoffe aus Recyclingmaterial
NATURDÄMMSTOFFE (= nachwachsende Rohstoffe)
* Holzfaser,
* Holzwolle (Zement- oder Magnesitgebunden)
* Schafwolle
* Kokosfaser
* Hanffaser
* Flachsfaser
* Kork
* See- und Wiesengras
* Schilfrohr
Dämmstoffe aus Recyclingmaterial
* Zellulose (aus Altpapier)
* Jeans
ALTERNATIVE DÄMMMATERIALIEN
- Vakuumdämmplatten / VakuumIsolationspanele (VIP)
in Folie verpackte Dämmstoffen, die nach
der Befüllung evakuiert werden ð um 5-10-
fache reduzierte Wärmeleitfähigkeit - Transparente Wärmedämmung (TWD)
gute Wärmedämmung + hohe
Lichtdurchlässigkeit - Phase Changing Materials (PCM)
Arten von Wärmebrücken
LINIENFÖRMIGER WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT
(WÄRMEBRÜCKENKOEFFIZIENT) ψ
LINIENFÖRMIGER WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT
(WÄRMEBRÜCKENKOEFFIZIENT) ψ
[W/(mK)]
…Störungen der thermischen Hülle, die
bezogen auf eine bestimmte Länge der Hülle
auftreten, z.B.
* Balkonanschlüsse (bei denen die
Deckenplatte durch die Wand läuft)
* Außenwandkanten
* Deckenauflager
* Fensterlaibungen
PUNKTFÖRMIGER WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT
(WÄRMEBRÜCKENKOEFFIZIENT)
χ
PUNKTFÖRMIGER WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENT
(WÄRMEBRÜCKENKOEFFIZIENT) χ
[W/K]
…Störungen der thermischen Hülle, die nur
lokal so stark begrenzt sind, dass sie nur
punktförmig auftreten, z.B.
* Befestigungselemente
* Stützen
* Anker
Außen-/Innendämmung Keller/Außenwand - Beispiele des Wärmedurchgangs
Dämmqualität abhängig von:
Wärmedämmung, Wärmebrücken, Luftdichtheit
Autochthone Architektur
einheimisch im Land / in der Region
Vernakulare Architektur
Architektur, die auf den lokalen Ressourcen und
Bedürfnissen aufbaut; entworfen von lokalen Planern und weniger von ausgebildeten Architekten
Klima-adaptive Architektur
Architektur, die an das lokale Klima angepasst ist;
spezifisch für eine bestimmte (klimatische) Region
Makroklima
- Geographische Breite
- Höhe über dem
Meeresspiegel - Meeresströmungen,
Wind- und
Luftdruckgürtel
Mesoklima
- Topographie
- Lage zu großen
Wasserflächen - Windverhältnisse
Mikroklima
- Bebauungsart- und -
dichte der Umgebung - Bauweise (Materialien,
Farben) - Vegetation
- Wasserflächen in
unmittelbarer
Umgebung
= von der Planung beeinflussbar
Globalstrahlung =
die gesamte an der
Erdoberfläche auf eine
horizontale Empfangsfläche
auftreffende Solarstrahlung
Solarstrahlung - Arten
Direktstrahlung
Diffusstrahlung (Streuung
durch Wolken, Wasser,
Staubteilchen etc.)
Mediterranes Klima
Milde Winter, warme + nicht zu feuchte Sommer
Massive Bauweise
Atriumhäuser (offener Raum in der Mitte)
Flexibler Übergang Innen / Außen
Wasserflächen
Tropen
Steppe
Sehr heiß, sehr trocken, starke Winde
Massive Bauweise
In die Erde gebaut
Natürliche Belüftsungssysteme (‚Wind
Catchers‘)
Verschachtelte Anordnung
Klimagerechtes Bauen: Merkmale
- Formen variieren in Abhängigkeit von Rohstoffen und klimatischen
Bedingungen - Traditionelle Bauweisen ð Lernen von einfachen Bauten
- Klimagerechte Architektur
- Nutzung von passiver Sonnenenergie
- Natürliche Belichtung / Natürliche Belüftung
- Nutzung von Speichermassen
- Leichtbau / Massivbau je nach Klima
Klimagerechtes Bauen: relevante Parameter
- Temperatur : Minimum, Maximum, Häufigkeit, Jahres / Tagesverteilung
- Luftfeuchtigkeit (Minimum, Maximum, Häufigkeit, Jahres / Tagesverteilung)
- Temperatur in Zusammenhang mit Luftfeuchtigkeit
- Wind (Richtung, Häufigkeit, Geschwindigkeit)
- Solarstrahlung (Direkt, Diffus, Intensität)
HGT, HGT 20/12
HEIZGRADTAGE
[Kd] K*Tage (pro Jahr)
Die Heizgradtage HGT sind die über alle Heiztage eines
Jahres gebildete Summe der täglich ermittelten Differenz zwischen Raumlufttemperatur Ti und mittlerer Tagesaußentemperatur Ta.
An jedem Tag der Heizperiode (= mittlere
Tagesaußentemperatur < Heizgrenze) wird die Differenz Raumlufttemperatur minus mittlere Tagesaußentemperatur gebildet. Diese Differenzen werden dann für jeden Tag derHeizperiode aufsummiert.
20/12 > Raumlufttemperatur 20°C / Heizgrenze 12°C
NUTZUNGSPROFILE
Für die Berechnung des Heizwärmebedarfs und Kühlbedarfs
und der energetischen Kennwerte des Haustechnik- und
Heizsystems sind in Abhängigkeit der Gebäudenutzung
entsprechende Kennwerte zu verwenden
* Vergleichbarkeit > aber keine Planungsgrundlage
* Einfachheit > 14 Profile
* Sicherheit > im Winter wenig innere Wärme; im Sommer
viel innere Wärme
STATIONÄRES BILANZVERFAHREN
Unter Wärme- oder Energiebilanz versteht man das Gleichgewicht aller Wärme- oder Energieströme die während einer Referenzperiode in das Gebäude hinein oder aus dem Gebäude hinaus transportiert werden
Räumlich begrenzt
Zeitlich begrenzt
Einheitliche Nutzungszonen
Einheitliche Temperaturzonen
Bilanzgrenzen: alle Außenkanten/-flächen des Gebäudes
Wärmegewinne und -verluste
WÄRMEGEWINNE
Heizung
Interne Gewinne
Solare Gewinne
WÄRMEVERLUSTE
Infiltration
Lüftung
Transmission
WÄRMEBILANZGLEICHUNG
Qh = QT + QV – η * (Qs + Qi)
Qh Heizwärmebedarf [Wh]
QT Transmissionswärmeverluste [Wh]
QV Lüftungswärmeverluste (Lüftung und Infiltration) [Wh]
Qs Solare Gewinne [Wh]
Qi Interne Gewinne [Wh]
η Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne
HEIZWÄRMEBEDARF lt. Energieausweis
[kWh/m2a]
HWB = Qh / BGF
BGF= Bruttogrundfläche
Materialien nach Wärmeleitfähigkeit: Werte
Polystyrol 0,041
Holz 0,17
Hohlziegel 0,5
Wasser 0,6 (bei 20°)
Vollziegel 0,8
Kalkzementputz 1
Stahlbeton 2,3
Betonstahl 60
Aluminium 200
Materialien nach spezifischer Wärmekapazität
Wasser 4190 (bei 20°)
Holz 1680
Polystyrol 1450
Stahlbeton 1000
Kalkzementputz 960
Vollziegel 920
Aluminium 900
Hohlziegel 800
Betonstahl 400
