Ein behagliches Raumklima im Winter bei möglichst niedrigen Heizkosten ist heute bereits selbstverständlich. Aber wie sieht es mit der Behaglichkeit im Sommer aus, wenn außerhalb der schützenden Gebäudehülle Temperaturen von 40°C herrschen?
Will man seine Wohnung im Sommer ohne Klimaanlage auf möglichst behaglichen Temperaturen halten, gibt es nur einen Weg: die Kälte der Nacht auszunutzen. Die Idee: Die Hitze des Tages soll von wärmespeichernden Materialien „aufgefangen“ werden. Dadurch wird die Temperaturwelle, die von der äußeren zur inneren Oberfläche läuft, verzögert und abgeschwächt. Nachts soll die gespeicherte Wärme wieder an die dann kühlere Außenluft abgegeben werden.
Ziel ist es, die Temperaturschwankungen auf der inneren Oberfläche möglichst gering zu halten und das Maximum der Innentemperatur in der zweiten Nachthälfte zu erreichen, also mit einer zeitlichen Verzögerung von ca. 10-12 Stunden.
Abbildung 1: Temperaturverlauf innerhalb des Bauteils zu verschiedenen Zeitpunkten. Jeweils von oben nach unten, braune Linien: um 15, 11 und 7 Uhr und rote Linien um 19, 23 und 3 Uhr morgens.
Im Vergleich zum Wärmeschutz kommt hier also ein weiterer Faktor ins Spiel: die Zeit. Nun ist es nicht mehr ausreichend, mit konstanten Temperaturen zu rechnen. Statt dessen muss die tageszeitliche Schwankung und die Speicherfähigkeit der Baustoffe berücksichtigt werden. Dazu führt der U-Wert-Rechner auf u-wert.net eine Simulation durch, bei der der Temperaturverlauf innerhalb des Bauteils über 24 Stunden (plus 72 Stunden Einschwingzeit) in 10 Minuten Schritten simuliert wird.
Dafür wird eine periodisch schwankende Temperatur der Außenluft angenommen, z.B. sinusförmig zwischen 15°C und 35°C. Das Ergebnis der Simulation ist der zeitliche Temperaturverlauf auf der inneren und äußeren Oberfläche des Bauteils. Der Vergleich dieser beiden Temperaturverläufe gibt Aufschluss über die Verringerung der Temperaturschwankung auf der Innenseite sowie die zeitliche Verzögerung:
Abbildung 2: Temperatur der äußeren (rot) und inneren (blau) Oberfläche während eines Sommertages. Die Pfeile markieren die Zeitpunkte, bei denen die Temperaturen ihre Höchstwerte erreichen. Der horizontale Abstand in Stunden der beiden Pfeile bezeichnet man als Phasenverschiebung.
Um den Effekt des Bauteils in möglichst einfache Zahlen zu fassen, berechnet der U-Wert-Rechner die Temperaturamplitudendämpfung sowie die Phasenverschiebung:
Die Temperaturamplitudendämpfung beschreibt, wie stark die Temperatur der inneren Oberfläche im Vergleich zur äußeren Oberfläche schwankt. Ein Wert von 10 bedeutet, dass die äußere Oberfläche 10 mal stärkere Temperaturschwankungen aufweist, als die innere, z.B. 15°C bis 35°C außen und 24°C bis 26°C innen (20°C/2°C = 10). Dieser Wert sollte möglichst groß sein, gute Werte liegen bei 20 und höher. Der Kehrwert der Temperaturamplitudendämpfung (1/Temperaturamplitudendämpfung) wird als Temperaturamplitudenverhältnis (TAV) bezeichnet.
Die zeitliche Verzögerung der Temperaturwelle wird durch die Phasenverschiebung beschrieben: Das ist ist die Zeit in Stunden zwischen der maximalen Temperatur auf der äußeren und inneren Oberfläche. Ein Wert von 12 Stunden bedeutet hier, dass die maximale Innentemperatur 12 Stunden nach dem Maximum der äußeren Oberflächentemperatur erreicht wird. Eine Phasenverschiebung von 10-12 Stunden ist deshalb ideal, so dass das Temperaturmaximum der inneren Oberfläche in der zweiten Nachthälfte erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Wärmeeintrag normalerweise durch Lüften ausgeglichen werden.
Diese Berechnungen werden wie gewohnt automatisch bei jeder Änderung Ihres Bauteils durchgeführt. Die berechneten Werte werden in Kurzform rechts über dem Eingabeformular angezeigt, und auf dem Tabreiter „Hitzeschutz“ unter dem Eingabeformular in detaillierter Form diskutiert.
Die Ergebnisse sind übrigens unabhängig von den angenommenen Minimal- und Maximalwerten der Außentemperatur und vom Zeitpunkt des Maximums, dienen nur der Vergleichbarkeit verschiedener Bauteile und machen keine Aussage über die tatsächlich zu erwartende Innentemperatur (siehe unten).
Tipps für die Planung
Um einen optimalen Hitzeschutz zu erreichen, ist eine gezielte Kombination aus dämmenden und wärmespeichernden Schichten notwendig. Faustregel: Wärmespeicher nach innen, Wärmedämmung nach außen:
- je weiter innen speicherfähige Masse angeordnet wird, umso höher ist deren Beitrag zum Hitzeschutz
- deshalb sollten vor allem die innersten Schichten eine möglichst hohe Speicherfähigkeit besitzen, d.h. eine möglichst hohe Masse haben
- Dämmstoff auf der Innenseite verbessert den Hitzeschutz praktisch nicht
- Holz und Holzfaserplatten bieten ein hohes Speichervermögen. Auf der Außenseite als Unterdeckplatte angeordnet ist die Verbesserung des Hitzeschutzes allerdings 2-3 Mal geringer, als auf der Innenseite.
Warum dies so ist, leuchtet schnell ein: Hat die heiße Außenluft direkten Kontakt zur Speichermasse, ist der Energieeintrag und damit die Erwärmung der Speichermasse besonders hoch. Durch die thermische Entkopplung, d.h. durch eine Dämmschicht zwischen Wärmespeicher und Außenluft, wird der Energieeintrag in die relevanten Schichten deutlich reduziert.
Fazit
Temperaturamplitudendämpfung und Phasenverschiebung sind als vergleichbare Qualitätsmerkmale für die Beurteilung des Hitzeschutzes eines Bauteils unentbehrlich. Allerdings darf man nicht erwarten, dass die berechneten Innentemperaturen den tatsächlichen Temperaturen entsprechen. In der Praxis spielen nämlich weitere Faktoren eine wichtige Rolle: Z.B. zusätzliche Wärmespeicher (Innenwände, Fußböden, usw.). Lüftung während der kühleren Abend-/Nachtstunden und die direkte Sonneneinstrahlung: Der Wärmeeintrag durch direkte Sonneneinstrahlung ist ca. 200 – 1000 Mal größer, als der Wärmeeintrag durch eine gedämmte Wand. Geeignete, außen liegende Verschattungseinrichtungen sind deshalb unentbehrlich. Solange die Sonne ungehindert durch Quadratmeter große Fenster in den Raum scheint, spielt die Temperaturamplitudendämpfung praktisch keine Rolle.
die Berechnung ist zwar nett, aber ziemlich realitätsfremd.
Ich habe in Süd-Westrichtung eine Glasschiebetür mit
Phasenverschiebung: 2.3h Amplitudendämpfung: 1.1
ansonsten Wände superisoliert:
südwestwand: Phasenverschiebung: 15.7h Amplitudendämpfung: 1250.0
nord-westwand: Phasenverschiebung: 10.8h Amplitudendämpfung: 243.9
praktisch hat sich der Raum jedoch durch die Einstrahlung durchdie Glastüre am letzten Sonntag (dauernd Sonne, >25°C Tmax) von 23°C auf 25°C aufgeheizt.
So eine Berechnung macht erst Sinn, wenn die durch die Fenster direkt wirkende Temperaturerhöhung mit berechnet wird.
Bei einem U-Wert von 0,108 passiert von außen so gut wie nichts mehr, aber die durch die Fenster eingestrahlte Energie wird in den Wänden gespeichert.
Ich habe ein „Betonhaus“, der Baukörper (Wände/Decken) speichert ca. 28KWh/K, nach Abzug der inneren Gewinne brauche ich bei einer Außentemperatur von 0°C etwa 500W Heizung für die Verluste über alle Fenster und die gedämmten Wände/Dach etc (genau 63 W/m²K).
Ich habe eine Außenwandbeheizung installiert, das gibt mir die chance, die Wände durch einen Erdwärme-Wärmetauscher im Sommer auch zu kühlen, wie es jetzt aussieht, muss ich das auch machen, ansonsten kann ich spätestens ab mitte juni mein Haus als Großraumbrutkasten für Frühchen zur Verfügung stellen
soviel für heute
LG jogi
Hallo Jogi,
was Sie schreiben ist vollkommen richtig: Solange die Sonne durch Fenster direkt in den Raum scheint, ist der Hitzeschutz der Wände praktisch egal. Darauf habe ich bereits am Ende dieses Artikels hingewiesen.
Mit einer Strahlungsleistung von bis zu 1000 W/m2 ist die direkte Sonnenstrahlung 200 – 1000 Mal stärker als der Wärmeeintrag durch eine Wand. Oberstes Gebot ist deshalb, die direkte Sonneneinstrahlung durch Verschattungseinrichtungen auf ein vertretbares Maß zu reduzieren. Erst dann ist die Berücksichtigung der Speicherwirkung und die Berechnung des Hitzeschutzes sinnvoll.
„Verschattung“ bedeutet übrigens nicht, dass Sie die Rollläden bis Anschlag herunter lassen müssen. Mit Außenjalousien (teuer) oder einem Sonnensegel (billig) können Sie die Sonneneintrahlung reduzieren ohne den Innenraum zu sehr abzudunkeln.
Ich bedanke mich sehr herzlich fuer dieses wunderschoene Instrument! Ich bin mit meinem Gebaeude einen Schritt sicherer! Vielen Dank!
Ich finde die Funktion absolut praktisch. Wer energetische Planungen durchführt muss immer auch den Sonnenstand im Winter und im Sommer mit bedenken. Wenn man die Fenster richtig plant, wird im Sommer kaum Energie eingetragen aber im Winter wird fast jeder Sonnenstrahl als energetischer Gewinn gebucht. Für den, der sich ein wenig in solarer Architektur auskennt und sich nach der Natur richtet (wie altmodisch), dem hilft diese Funktion ungemein. Ich danke dem Verfasser, dass er sein Ingenium hier eingesetzt hat und der Allgemeinheit zur Verfügung stellt. Es hilft mir als Energieberater meine Kunden von bauphysikalisch richtigen Konstruktionen zu überzeugen.
Beste Grüße aus Barsinghausen bitte machen Sie weiter so.
einen herzlichen Dank an den Verfasser u-wert-nets, daß hier ein übersichtliches und praktisches
Element zur schnellen Berechnung k o s t e n l o s
zur Verfügung gestellt wird. Sicherlich kann man immer etwas verbessern, aber auch die teueren
„Profiprogramme“ haben ihre Tücken. Die FH-Düsseldorf nutzt dieses Programm zur Unterstütz-ung ihrer Vorlesungen.
Vielen Dank für das Kompliment! Dass man immer noch etwas verbessern kann, ist leider richtig, ich sehe das an meiner ständig wachsenden ToDo-Liste… Über konkrete Verbesserungsvorschläge freue ich mich aber trotzdem immer!
In wie fern fließt die Erwärmung des äußersten Bauteiles durch direkte Sonnenbestrahlung in die Berechnung mit ein? Meiner Auffassung nach wird hier von vollkommen verschatteten Fassaden ausgegangen, richtig? Falls dem so ist, ist die Berechnung relativ praxisfremd (selbst ohne Betrachtung der Fenstereinträge).
Die hier durchgeführte Bewertung des Hitzeschutzes ist als Kriterium zu sehen, mit dem verschiedene Varianten eines Bauteils verglichen werden können. Für die Berechnung der Temperaturschwankungen auf der Wandinnenseite wird keine Sonneneinstrahlung berücksichtigt. Mit Sonneneinstrahlung ist das Verhalten des Bauteils aber nicht grundsätzlich anders: Die Temperaturschwankung auf der Außenseite wird in gleichem Maße abgeschwächt und Zeitverschoben. Oder anders formuliert: Selbst wenn die Sonneneinstrahlung berücksichtigt werden würde, wären die berechneten Werte für die Temperaturamplitudendämpfung und die Phasenverschiebung praktisch die gleichen. Es geht hier um die Bewertung eines einzelnen Bauteils und dafür sind die berechneten Werte aussagekräftig und in der Branche ein anerkannter Standard.
Richtig ist, dass die mittlere Temperatur auf der Wandinnenseite und deren Schwankung bei Sonneneinstrahlung höher sein wird. Wie bereits im Artikel erwähnt, kann mit diesen Daten aber grundsätzlich nicht auf die tatsächliche Raumtemperatur geschlossen werden. Nicht nur weil Sonneneinstrahlung unberücksichtigt bleibt, sondern vor allem auch, weil passive Speichermasse (Fußboden, Innenwände, …) unberücksichtigt bleibt.
Um den Verlauf der Raumtemperatur zu berechnen, ist eine wesentlich umfangreichere Simulation notwendig, die alle Umfassungsflächen, Fenster, Verschattung, Konvektion und Wärmestrahlung, etc. berücksichtigt.
Ein tolles Tool. Danke für machen und bereitstellen.
Ein Ergänzungsvorschlag:
Wenn man jetzt noch die Amplituden (Maximal- und Minimalwerte der Aussentemperatur) selber individuell setzen könnte, könnte man auch winterliche Bedingungen simulieren.
Und wenn man dann noch zusätzlich zu diesen erzeugten „dynamischen Temperaturverläufen“ der Schichten, die jeweiligen Taupunkte bzw. Taupunktkurven für verschiedene Tageszeitpunkte anzeigen würde, hätte man eine eventuell noch realitätsnähere Beurteilung des Feuchtigkeitsverhaltens der Wand.
Vielen Dank! Ich nehme das als Inspiration für zukünftige Versionen auf.
Um die Taupunktkurven zu berechnen, müsste der gesamte Feuchtetransport ebenfalls simuliert werden, was in diesem Rahmen im Moment leider noch nicht möglich ist.
Die Amplitude der Außentemperatur hat im Übrigen keinen Einfluss auf die Amplitudendämpfung und die Phasenverschiebung.
Hallo Herr Plag,
wäre es möglich/schwierig das Tool dahin gehend zu erweitern, dass es mit einen 2. Aussentemperaturverlauf rechnet/umschalten kann.
Ich würde es gerne für die Simulation einer tranparenten Wärmedämmung verwenden.
Dazu müßte die rote Kurve z.B. von +80 Grad Mittags auf 0 Grad Nachts schwanken.
Jungs, eine ganz klasse Seite.
Ich weiß nicht wie viele Variationen ich hier durchgespielt habe, inkl. Sockeldetails, Garagenwände, Hinterlüftungen und etliche Simulationen nur um des Verstehens und Interesses wegen…
Ich hatte bisher keinen Bug und finde diese Seite erfrischend intuitiv, notfalls mit genügend Zusatzinfo, und empfehle meinen Kollegen und bauwilligen Freunden ständig diese Seite.
Danke, bald ist Einzug !
Gruß, Jürgen
Beste Gruesse Herr Plag.Vielen Dank fuer das Programm,das uns bei WDVS-Installation hilft und man weiss vor dem Ende was daraus wird.Obwohl ich in diesem Bereich nicht so lange beschaeftigt bin,hat das Programm hilfreiche Tipps zur Verbesserung des Qualitaets unserer Arbeit und half mir die Energie-Prinzipien zu verstehen.Ich bringe jedesmal bei der neuen Baustelle fuer meinen Schef die Berechnungen und die helfen uns sehr.Als Matematik-Schaetzer kann ich mir vorstellen wie gross die Arbeit bei Programmierung und Abrechnung von Waenden mit Balken getan ist.Noch mal Danke,Solop Taras
Hallo Herr Plag,
Ein tolles Tool. Danke dafür!
Sie schreiben ja: „je weiter innen speicherfähige Masse angeordnet wird, umso höher ist deren Beitrag zum Hitzeschutz“
Warum ist dann in Ihrem Beispiel nicht die Holzfaserdämmplatte innen, sondern die Zellulose?
viele Grüße
Hallo Robert,
um Speichermasse auf der Raumseite der Dämmung anzubringen, gibt es bessere (schwerere und dichtere) Materialien. Die Holzfaserplatte eignet sich auf der Außenseite gut, weil sie als Unterdach fungiert und diffusionsoffen ist.
Grüße
Ralf Plag
Hallo Ralf Plag,
wie wirkt sich die Farbe der Fassade auf den Wärmeschutz im Sommer aus? Ich plane eine dunkelgraue Fassade, stellt man ein Putzmuster dieser Farbe neben ein weißes Putzmuster in die Sonne, merkt man einen sehr deutlichen Wärmeunterschied: weiß bleibt fast „kalt“, grau wird bei staker Sonneneinstrahlung geradezu heiß. Aber wieviel hiervon kommt im innernen an (Poroton T9)?
Danke für einen Hinweis, z.B. wie ich das auf dieser Seite simulieren kann, da die FAssadenfarbe ja in der Rechnung nicht berücksichtigt wird
Hallo Jürgen,
durch die höhere maximale Außentemperatur wird sich nach einiger Zeit (Tagen) eine höhere Innentemperatur einstellen: Nach dem in der Berechnung benutzten Rechenverfahren (ohne Nachtlüftung) wird die mittlere Innentemperatur auf den Mittelwert der äußeren Oberflächentemperatur zustreben (z.B. außen min/max 15/65 °C; Mittelwert: 40°C).
Kurzfristig kommt es auf die Dämpfung der Temperaturwelle an. Dabei wird sich die Schwankung der Innentemperatur proportional mit der Schwankung der Außentemperatur erhöhen. Wenn durch die dunkle Farbe der Temperaturunterschied Tag/Nacht auf der Außenseite doppelt so groß wird, werden auch die Temperaturänderungen auf der Innenseite doppelt so groß sein.
Bei Bauteilen mit gutem Hitzeschutz ist dieser Effekt aber zu vernachlässigen, hier kommt es mehr auf den Mittelwert an, der sich langfristig einstellen wird. Der lässt sich jedoch durch konsequente Nachtlüftung reduzieren.
Grüße
Ralf Plag
Hallo Herr Plug!
Super, dass Sie dieses Tool öffentlich gemacht haben. Ich rechne selber Energieausweise, aber hier funktioniert die u- Wert Berechnung wirklich einfach.
Ich hätte mal eine Frage bzgl. der Verschattung. Wir planen unser Haus mit einer Südwestlichen Glasfassade im Erdgeschoß. Als Verschattung soll ein 2,5m tiefer Balkon dienen.
Allerdings raten mir hier einige Leute ab, da der Tageslichteinfall dadurch reduziert wird.
Über den Sonnenstand im Sommer von 60° erhalte ich keine Sonneneinstrahlung, im Winter bei 20° Einfallswinkel kommt die Sonne schön in die Wohnbereiche. Klingt super, nur können Sie mir sagen, ob die Tageslichteinbußen im Sommer wirklich erheblich sind?
liebe Grüße
Hallo Frau Hochfellner,
in wieweit der Balkon den Wohnbereich verdunkelt, hängt auch von umstehenden Gebäuden und Bäumen ab. Mal ganz salopp gesagt: Wenn man nach draußen guckt, wieviel Himmel sieht man dann noch? Da Sie auch im Winter mit Sonneneinstrahlung rechnen, scheint die Sicht weitgehend unverbaut zu sein. Das ist gut. Außerdem kann man mal ganz grob über den Daumen rechnen: Die Fensterfläche sollte normalerweise mindestens(!) 10% der Grundfläche des Raumes betragen. Angenommen, durch den Balkon gehen 50% des Lichts verloren, dann müsste die Fensterfläche 20% der Grundfläche betragen, um den Verlust auszugleichen.
Grüße
Ralf Plag
Hallo Herr Plag,
dank Ihrer Hilfe konnte ich errechnen, wenn ich den Boden meines 21 m² großen ehemaligen Schweinestalles mit PUR (WLG 023) statt XPS (WLG 035) dämme, dass ich etwa 21 Liter Öl pro Jahr spare. Dem gegenüber stehen 150,00€ Mehrkosten — die Entscheidung fällt in meinem Fall klar für den besseren Dämmstoff.
Danke. Viele Grüße, Bert Goy
Sehr geehrter Herr Plag!
Vielen Dank für die tollen Berechnungstools!
Wäre es möglich, das Tool zum Hitzeschutz so zu modifizieren, dass man eigene Maximal- und Minimaltemperaturen eingeben kann?
Z.B. wenn die Fassade direkt von der Sonne angestrahlt wird, hat sie sicherlich nicht nur zwischen 30 und 40 Grad, sondern je nach Wandaufbau und Fassadenfarbe sicherlich auch schon mal deutlich über 60 Grad.
Diese Funktion würde das Tool ENORM aufwerten!
Gruß, Thomas W.
Hallo Thomas,
bei der Berechnung zum Hitzeschutz spielen die Min- und Max-Temperaturen überhaupt keine Rolle. Es wird lediglich das Verhältnis der Temperaturschwankung innen und außen untersucht. Wenn der Temperaturunterschied außen erhöht wird, erhöht er sich auf der Innenseite im gleichen Verhältnis.
Die Bewertung zum Hitzschutz gibt einen Hinweis darauf, wie gut das Bauteil Temperaturschwankungen wegstecken kann. Die Berechnung macht aber keine Aussage über die absolute Temperatur im Innenraum. Dazu müssten noch einige andere Dinge berücksichtig werden: Sonneneinstrahlung durch Fenster und die Speicherfähigkeit von z.B. Fußboden, Innenwänden, etc.
Viele Grüße
Ralf Plag
Hallo Zusammen,
nach Aussage von Linzenmeyer (Linitherm) ist der sommerliche Hitzeschutz von PUR genausogut wie der von Holzfaserplatten. Ich bin nun unsicher was denn eine sinnvolle Dämmung für den Hitzeschutz ist.
160 mm PUR oder doch lieber 160mm Holzfaser Aufsparrendämmung und jeweils noch 140mm Zwischensparrendämmung. Oder nur 160mm PUR Aufsparrendämmung.
Wenn ich den Hitzeschutzwert betrachte ist die Holzfaser/Holzfaserkombi die beste…
Gibt es hier denn Erfahrungen mit einer solchen Lösung??
Gruß
Christian
Hallo Herr Plag,
so schön das Tool über den Hitzeschutz ist, halte ich es für äußerst gefährlich, da hier von Laien Schlüsse gezogen werden können, die falsch sind.
Wäre nicht ein Tool viel besser, dass vereinfacht die Aufheizung von z.B. 20°C für einen Raum in einer Stunde berechnet? Das würde doch auch für einen kritischen Zeitpunkt auch stationär per Energiebilanz und Wärmestrom nach Innen gehen. Als Außenwerte für die opaken Flächen geht man mit festen
Strahlungstemperaturen nach Heindl-Haferland als Oberflächentemperaturen (55-70°C)oder der Lufttemperatur ran, bei den transparenten Flächen wird der Wärmestrom mit z.B. der obengenannten Strahlungsleistung 1000 W/m2 und dem g-Wert berechnet. Dazu benötigt man noch das Raumvolumen, die Flächen und die Ausrichtung.
Gruß
Falk
Hallo Falk,
in der Tat sollte man nicht vergessen, dass die Bewertung des Hitzeschutzes nur zum Vergleich unterschiedlicher Aufbauten dient und keine Aussage über die tatsächlich zu erwartenden Temperaturen im Raum macht. Für letzteres wäre eine wesentlich detailliertere Simulation notwendig, die auch die direkte Sonneneinstrahlung durch Fenster und sämtliches speicherfähiges Material im Innenraum (Innenwände, Fußboden, …) berücksichtigen muss.
Die Aufheizung über eine Stunde des Innenraums zu simulieren würde ebenfalls zu falschen Ergebnissen führen, weil die Speicherwirkung außen liegender Schichten stark unterschätzt wird.
Mit freundlichen Grüßen
Ralf Plag
Hallo Herr Plag
Der U-Wert eines Materials muss nach Norm bei 8°C bestimmt werden. Diese Konstante ist für den Kälteschutz geeignet. Ist aber die Raumtemperatur bei 22°C und das Sonnenbeschiene Dach bei 50°C, müsste für den Hitzeschutz, der U-Wert von näherungsweise 36°C genommen werden. Bei wenigen Herstellern findet man Diagramme, welche die U-Werte bei den jeweiligen Temperaturen zeigen. Kurzum je höher die Temperatur desto schlechter der U-Wert.
Haben Sie Zugang zu solchen Diagrammen?
Lassen Sie dieses Wissen in die Hitzeberechnung mit einfliessen?
Mit freundlichen Grüssen
Stephan Bärtschi
Hallo Herr Bärtschi,
was Sie sagen ist grundsätzlich richtig. Die DIN 10456 enthält Umrechnungskoeffizienten für die gängisten Dämmstoffe. Eine Temperaturänderung um 30°C führt demnach zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit von bis zu ca 15%, meist jedoch deutlich weniger.
Man darf sich hier jedoch nichts vormachen: Die Übereinstimmung der Wärmeleitfähigkeit laut Datenblatt mit dem wahren Wert des eingebauten Baustoffs liegt meiner Meinung nach in der gleichen Größenordnung. Deshalb kann man diesen Effekt für U-Wert-Berechnungen in der Regel mit gutem Gewissen ignorieren.
Die Berechnung zum Hitzeschutz ist da jedoch noch eine ganz andere Sache: Die berechnete Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung stellen ohnehin nur Vergleichswerte dar, um verschiedene Bauteile untereinander einordnen zu können. Eine Aussage über die tatsächlich zu erwartende Innentemperatur an einem heißen Sonnentag machen diese Werte nicht, denn da fließen noch viele andere Dinge ein (Fenster, Beschattung, Innenwände…). Eine systematische Abweichung der Hitzeschutzberechnung spielt deshalb keine Rolle, weil sie die Vergleichbarkeit nicht wesentlich beeinträchtigt.
Viele Grüße
Ralf Plag
Sehr geehrter Herr Plag
In Ihren Ausführungen/Erklärungen zur Temperaturamplitudendämpfung beziehen Sie sich auf die äussere bzw. innere Wandoberflächentemperatur. Mich erstaunt dies ein wenig, denn ich war der Meinung gelesen zu haben (Bauphysik, 3.Auflage, Ch.Zürcher/Th.Frank, Seite 53), dass sich die Temperaturamplitudendämpfung als das Verhältnis der Aussenlufttemperatur zur inneren Wandoberflächentemperatur ergibt. Ist hier demnach nicht das gleiche gemeint, oder verstehe ich da etwas falsch?
Mit freundlichen Grüssen
Michel Ostertag
Hallo Herr Ostertag,
die von u-wert.net berechneten Werte unterscheiden sich tatsächlich davon und fallen etwas ungünstiger aus.
Viele Grüße
Ralf Plag
Hallo Herr Plag,
prima, dass es diese Superseite gibt…
Ich habe eine Frage zum Hitzeschutz.
Wir haben ein Haus mit Satteldach ca 30° Neigung aus 1978 ohne Hinterlüftung. Aufbau: Frankfurter Pfanne, Lattung, Dachpappe, 2cm Schalung, 20cm Balken die mit Homatherm Holzfaserdämmung ausgefüllt sind (Zwischenräume), Proclima Dampfbremse, Lattung 12mm Rigips.
Nach Ihren Empfehlungen soll man auf der Innenseite „Masse“ anbringen – also z.B eine 18mm OSB-Platte. Das würde in meinem Fall laut ihrem Tool den Hitzeschutz erheblich verbessern:
Temperaturamplitudendämpfung: von 9 auf 24
Phasenverschiebung: von 12 auf 13 h.
Jetzt meine Bedenken: In Ihrem Modell kühlt es Nachts auf 16° ab – das ist unrealistisch. Damit würde ich mit nächtlichem Fensteröffnen schön kühlen können… Die Realität sind nachts ca 25° und tagsüber an den richtig heißen Tagen 35°.
Nur an diesen Tagen benötige ich den Hitzeschutz!
Die „Kälte der Nacht“ wie Sie es beschreiben gibt es an diesen Tagen leider nicht!
Die errechnete Innentemperatur dürfte dann im Mittel bei 30° liegen und das ist definitiv zu warm – der Hitzeschutz also immer noch nicht aussreichend. Kann ich mir also das Entfernen der Rigipsplatten und wieder neu Beplanken mit OSB und Rigips sparen?
Ändern Sie evtl. die Nachttemperatur auf 25° ab?
Danke für Info
Gruß
Klaus Machel
Hallo Herr Machel,
in den oben stehenden Kommentaren habe ich es bereits mehrfach geschrieben: Die Bewertung des Hitzeschutzes per Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung ist absolut unabhängig von den angenommenen Außentemperaturen. Es wird hier nur der Einfluss des Bauteils auf die Temperaturwelle untersucht. Eine Änderung der Nachttemperatur würde an den Ergebnissen nichts ändern. Die Ergebnisse dienen der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Bauteile und machen keine Aussage über die tatsächlich zu erwartende Innentemperatur.
Eine Erhöhung der Speichermasse auf der Innenseite verbessert auf jeden Fall den Hitzeschutz, ob sich der beschriebene Aufwand für den Einbau einer zusätzlichen OSB-Platte lohnt, wage ich jedoch nicht zu bewerten. Falls Sie sich dazu entscheiden, dann sollten Sie auf jeden Fall das maximal Mögliche an Speichermasse einbringen (Statik beachten).
Viele Grüße und zukünftig angenehme Sommer
Ralf Plag
eine Simulation im Winter Wäre nicht schlecht.
ich plane zur Zeit ein Grün-Glas-Haus
Haus im Haus um das Glashaus Frostfrei zu halten
ist solche Simulation sehr wichtig um die bessere Konstruktion für die Außenwände des Inneren Hauses zu berechnen und die Energiemenge, die Abend an das Glashaus abgegeben wird zu ermitteln.
Thermische Masse außen doch wirksamer?
Hallo Herr Plag,
gegeben den Standardfall, dass nachts die Außentemperatur geringer ist als die Soll-Innentemperatur: könnte thermische Masse (TM) außen nicht doch wirkungsvoller sein als innen? Weil: die Sonne trifft zwar direkt auf die TM, benötigt aber aufgrund der thermischen Kapazität relativ lange zum Aufwärmen. Abends sorgt dann die innen liegende Dämmung dafür, dass die TM die Wärme wieder nach außen abgibt.
Bei innenliegender TM wird die Wärme der Speichermasse fast vollständig nach innen in den Raum abgegeben, selbst wenn es draußen kalt ist.
Beste Grüße
Thomas Große Böckmann
Hallo Herr Böckmann,
wenn sich außenseitig keine Dämmebene befindet die den Wärmestrom in die träge Masse begrenzt, kann Wärme praktisch ungehindert tagsüber aufgenommen und nachts abgegeben werden. Damit macht die träge Masse die Schwankungen der Außentemperatur mehr oder weniger ungehindert mit und trägt vergleichsweise wenig zum Hitzeschutz bei. In anderen Worten: Ohne außenseitige Dämmebene ist die Speichermasse viel zu schnell voll.
Grüße
Ralf Plag
Hallo Herr Plag,
bezüglich des Hitzeschutzes hätte ich noch einen Vorschlag für die Erweiterung. Oft ist es so, dass eine Hitzewelle nur 2-3 Wochen anhält, wo dann der Tagesmittelwert von ca.22°C auf 27°C erhöht ist.
Genau hierfür ist es hilfreich, wenn man eine hohe interne Speicherkapazität hat, da die Phasenverschiebung über solch einen langen Zeitraum nicht greift. Leider ist mir nicht ersichtlich, wie sich die Innentemperatur über einen solchen Zeitraum erhöht. Analog gilt dies generell auch für die kalte Jahreszeit, wo oft nur über eine kurze Periode extrem niedrige Temperaturen auftreten. In diesem Fall regelt jedoch die Heizung das ganze aus, so dass man davon nichts wahrnimmt.
Können Sie solche Analysen auch in Ihre Webseite einbauen? Dies würde sicher vielen helfen zu verstehen, dass eine hohe interne Speicherkapazität durchaus Sinn macht. Ich würde sehr gern analysieren, ob für solche langen Perioden Dämmung oder Speicherkapazität sinnvoller ist, bzw. was optimal ist.
Viele Grüße, Rayk
Hallo.
Wie wird in dieser Simulation die Wärmestrahlung berücksichtigt?
Könnte deren Wirkung auf massive innen- und aussenwände die Wirksamkeit einer Aussendämmung in Frage stellen?
In den meisten Fenster wird die Sonnenstrahlung schon von der ersten der 2 bzw. 3 Scheiben reflektiert. Die entsprechende Aufheizung durch die Fenster erfolgt dann nicht eher durch Wärmeleitung?
Die Berechnung zum Hitzeschutz macht nur für opake (undurchsichtige) Bauteilen Sinn: Die Dämpfung der Temperaturschwankungen der Außenluft ist eine Bauteileigenschaft und sagt nichts über die zu erwartende Temperatur im Rauminneren aus. Sie ermöglicht den Vergleich unterschiedlicher Bauteile. Die explizite Berücksichtigung von Wärmestrahlung ist dabei nicht notwendig – vorausgesetzt, die Außenfarbe der Bauteile ist identisch.
Das Buch „L’isolation thermique écologique“ (ISBN 978-2-914717-88-5) gibt auf Seite 55 Beispielswerte für Phasenverschiebung und Amplitudenreduktion verschiedener Materialien und Materialkombinationen. Diese wurden von einem Experten nach der Matrix-Methode aus der Norm EN ISO 13786 berechnet.
Mir ist aufgefallen, dass Ubakus deutlich „optimistischere“ Werte berechnet. Ein Beispiel:
Für eine „Wand“ aus 300 mm Holzfasern (120 kg / m^3; 0,04 W / m K; 2050 J / kg K) gibt das Buch R = 7,64 m^2 K / W, TAV = 53,5 %, Phasenverschiebung 7,06 h.
Mit Ubakus bekomme ich aber: Phasenverschiebung TAV = 14,9 %., 9,9 h.
Mit innen zusätzlich 50 mm Beton (2300 kg / m^3; 1,8 W / m K; 1000 J / kg K) nennt das Buch: TAV = 39,6%, Phasenverschiebung = 9,85 h.
Ubakus dagegen sagt: TAV = 0,008, Phasenverschiebung = 12,7 h.
Ich frage mich, woher diese enormen Unterschiede herrühren. Die im Buch genannten Werte wurden für eine Außentemperatur berechnet, die zwischen 15 und 55 Grad schwankt, aber das dürfte ja (wie sie selbst schreiben), keine Rolle spielen.
Die DIN 13786 verwendet einen komplett anderen Ansatz für die Berechnung des dynamischen Verhaltens und verwendet prinzipbedingt andere Randbedingungen. Die Ergebnisse müssen sich deshalb unterscheiden. Die absoluten Werte spielen aber auch gar keine Rolle, denn eine Aussage über die zu erwartende Raumtemperatur lässt sich damit nicht machen. Die berechneten Werte dienen lediglich dem Vergleich und der groben Einordnung unterschiedlicher Bauteile.
Grüße
Ralf Plag
Hallo Herr Plag,
wäre es hinsichtlich der Phasenverschiebung wenn man die Priorität auf niedrige Nachttemperaturen legt nicht besser die Phasenverschiebung wäre 0?
Dann würde mit der Lufttemperatur auch die Wandtemperatur runter gehen und bliebe die ganze Nacht kühl? (klar, großer Nachteil tagsüber)
Viele Grüße aus Nürnberg,
Martin
Hallo Martin,
mit einer Phasenverschiebung von 0, das heißt, ohne jegliche Speichermasse, erzielen Sie das typische „Barackenklima“: Tagsüber unerträglich heiß.
Grüße
Ralf Plag