7 9 Wrmebertragung 7 9 1 Wrmeleitung E

7. 9 Wärmeübertragung 7. 9. 1 Wärmeleitung • E: Die Kügelchen fallen in der Reihenfolge: …. • Wärme schreitet im Körper von Teilchen zu Teilchen fort. 7. 9 Wämeübertragung

Wärmeleitung Ø Gute Wärmeleiter: Metalle Anwendung: Kühlrippen, Kochtopf, Heizkörper aus Metall, … Ø Schlechte Wärmeleiter (Isolatoren): Holz, Stoffe, Kunststoffe, … Flüssigkeiten Gase Anwendung: Isolation 7. 9 Wämeübertragung 2

7. 9. 2 Wärmeströmung Ergebnis: Die Teilchen bewegen sich in einer Richtung. Wärmeres Wasser hat eine geringere Dichte und steigt daher auf. Anwendung: Zentralheizung, Schornsteinwirkung 7. 9 Wämeübertragung

7. 9. 3 Wärmestrahlung • Breitet sich die Wärme ohne ein Medium aus, sprechen wir von Wärmestrahlung. • Die Strahlung breitet sich geradlinig aus. Versuch: 2 Bleche werden mit einem Scheinwerfer angestrahlt E: Dunkle und raue Körper absorbieren mehr Wärme. Sie strahlen auch mehr Wärme ab als glatte und helle. Anwendung: Sonnekollektor, … Infrarotkamera 7. 9 Wämeübertragung 4

7. 9 Wämeübertragung 5

7. 10 Wärmeisolation – U-Wert Ergebnis: Ist Ta geringer als die Innentemperatur des Hauses, verringert sich Q 1 nach dem 2. HS der Wärmelehre. Die Temperatur im Raum bleibt konstant, wenn diese Heizleistung aufgebracht wird. 7. 9 Wämeübertragung

Wovon hängt der Wärmebedarf ab? ØP ~ Ti – Ta ØP ~ A ØP ~ U Temperaturdifferenz Fläche des umschließenden Körpers materialabhängiger Proportionalitätsfaktor Einheit des U-Wertes: Der U-Wert gibt die Wärmemenge an, die in einer Sekunde durch einen Quadratmeter bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin abfließt. In der Praxis verwendet man den Wärmeleitwert: λ. . . Wärmeleitfähigkeit [λ] = 1 d. . . Dicke des Materials 7. 9 Wämeübertragung 7

Beispiel: Berechne den Wärmebedarf für eine quaderförmige Baubaracke! a = 4 m; b = 2, 5 m; c = 2, 5 m U = 0, 7 W/m²K Schätze ΔT ≈ 17 K Schätze die Stromkosten in einem Monat! Lösung: A = 2· 4· 2, 5 + 2 · 4 · 2, 5 + 2 · 2, 5 = 52, 5 m² P = 0, 7 · 52, 5 · 17 = 625 W Stromkosten: W = P·t W = 0, 625 k. W · 24 h · 30 = 449, 8 k. Wh 1 k. Wh kostet ca. 0, 14 € Kosten = 62, 97 € 7. 9 Wämeübertragung 8

Freiwillige Hausübung: Stelle in Excel den Wärmebedarf in Abhängigkeit von der Außentemperatur dar! Welche Konsequenzen hat der Wärmebedarf für Bauten? P = U · A · T (1) U – Wert soll möglichst klein sein (2) A ( Außenfläche soll möglichst klein sein ( Wohnblock, Reihenhaus günstiger!!) (3) T Raumtemperatur nicht zu hoch wählen. Heizkessel sollte nicht mit Teillast gefahren werden. 7. 9 Wämeübertragung 9

Experimentelle Bestimmung von U: 2 Modellhäuschen eines aus Spanplatten, zweites aus Spanplatten mit Styropor bedeckt. (Würfel mit der Kantenlänge 30 cm = 0, 3 m) Glühlampe im Innern brennt. P = 40 W Es wird die Temperatur gemessen, bis sie nicht mehr steigt. Ist der Sättigungswert erreicht, bedeutet dies, dass so viel Heizenergie nach außen abgegeben wird, wie die Glühlampen liefern. Die Temperaturdifferenz zwischen außen und innen kann gemessen werden. USpanplatte = … UStyrop+Spanpl = … 7. 9 Wämeübertragung 10

Bei der braunen Kurve kann man annähernd von Sättigungswert sprechen. ΔT = 41° – 21° = 20°C = 20 K (wegen Differenz) Für die Spanplatte (8 mm) 7. 9 Wämeübertragung 11

Wärmebedarfsberechnung Führe eine Wärmebedarfsberechnung für ein Modellhaus durch. Waermebed. xls 7. 9 Wämeübertragung 12

Osten Norden Süden 7. 9 Wämeübertragung 13

U-Werttabelle früher : k-Wert Bauteil Wärmeschutz ÖN nach TV B 8110 (1998) Empfehlung Vlbg. Energie -sparhaus Kellerdecke 0, 6 0, 40 0, 3 Außendecke 0, 3 0, 25 0, 2 Innendecke 0, 6 Außenwand 0, 7 0, 35 0, 3; 0, 2 Innenwand gegen unbeheizt 0, 9 0, 4 0, 5 Fenster 2, 5 1, 8 1, 6 7. 9 Wämeübertragung 14

Reflexion zur Wärmebedarfsberechnung 7. 9 Wämeübertragung 15

Mehrschichtige Bauteile: Ti Ti Ti … Temperatur innen ΔTi … Wärmeübergang innen T 2 T 1 Ta ΔT 1 …Temperaturdifferenz Schicht 1 ΔT 2 …Temperaturdifferenz Schicht 1 Ta T = T 1 + T 2 ΔTa …Wärmeübergang außen Ta … Temperatur außen Die Wärmeübergänge vernachlässigen wir. oder mit den Wärmeleitfähigkeiten: 7. 9 Wämeübertragung 16

Die exakte Formel lautet: U-Wert bei mehrschichtigen Bauteilen i = 8 Wm-2 K-1 Wärmeübergangszahl innen a = 25 Wm-2 K-1 Wärmeübergangszahl außen Rechenbeispiel: Schuldach: 30 cm Beton, 8 cm Styropor, 10 cm Steinwolle Fläche ca. 70 m x 30 m Berechne U! 7. 9 Wämeübertragung 17

7. 11 Wert der Energie Arbeite im Buch BW RG 6 S 18 – 20 durch! Was ist Primärenergie, Sekundärenergie, Nutzenergie? Aufgaben A 1 und A 2 Seite 18. Erneuerbare Energieformen. Vorräte an fossilen Energieträgern. CO 2 - Problematik 7. 9 Wämeübertragung 18

7. 11 Wert der Energie Arbeite im Buch BW RG 6 S 18 – 20 durch! Primärenergie Energie- oder Energieträger, die keiner technischen Umwandlung unterworfen wurden, d. h. Energieträger, wie sie in der Natur vorkommen: Steinkohle, Braunkohle, Brennholz, Brenntorf, Erdöl, Naturgas, Uran. Außerdem werden in einer Energiebilanz Wasserkraft und Müll als Primärenergieträger behandelt, wenn sie zur Stromerzeugung verwendet werden. Sekundär- oder abgeleitete Energie oder Energieträger, die aus der Umwandlung von Primärenergie oder aus anderer Sekundärenergie gewonnen wurden. Zu Sekundärenergieträgern zählen somit Steinkohlenkoks und briketts, Braunkohleschwelkoks, Braunkohlenbriketts, Motoren-, Flug- und Rohbenzin, Petroleum, Diesel- und Flugturbinenkraftstoff, Heizöle, Flüssiggas, Kokerei- und Gichtgas, elektrische Energie und Fernwärme. Nutzenergie 19 7. 9 Wämeübertragung Energie, die dem Verbraucher als Licht, Kraft, Wärme, Kälte, Schall usw. dient.

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