Wärmeübertragung 🌡️

Wärmeübertragung ist der Transport thermischer Energie infolge eines Temperaturunterschiedes über eine Systemgrenze (im Fall des Passivhauses: Gebäudehülle) hinweg. Die so transportierte Energie wird als „Wärme“ bezeichnet und ist eine zum Prozess gehörende Größe. Der Wärmeübergang erfolgt immer in Richtung vom wärmeren zum kälteren Bereich. Anders ausgedrückt: Wärmetransport bestrebt immer einen Energieausgleich über die Systemgrenzen hinweg.

Die physikalische Größe für den Umfang des Wärmetransportes ist der Wärmestrom, das ist die Leistung, die je Quadratmeter senkrecht zur Oberfläche hindurchfließt gemessen in W/m² (Watt je Quadratmeter). In der Regel ist der Wärmestrom (zumindest bei kleinen Temperaturdifferenzen) proportional zur Differenz der Temperaturen. Wird durch diese Temperaturdifferenz dividiert, so ergibt sich eine Größe, die das Wärmeübertragungsvermögen des Hüllflächenbauteils charakterisiert: Dies ist der Wärmedurchgangskoeffizient oder U-Wert. Dessen Maßeinheit ist somit W/(m²K) (Watt je Quadratmeter und je Kelvin [K]), wobei 1 K Temperaturdifferenz exakt gleich 1 °C Temperaturdifferenz ist.

Es gibt drei unterschiedliche physikalische Mechanismen für die Wärmeübertragung:

• Wärmeleitung (das ist die Weitergabe von thermischer Energie von Molekül zu Molekül, ohne dass diese wesentlich ihren mittleren Ort verlegen)
• Wärmestrahlung (auch Temperaturstrahlung genannt: das sind elektromagnetische Wellen, die von Materie mit Wärmeschwingungen abgestrahlt wird. Für den auf der Erde vorkommenden Temperaturbereich liegt die Wärmestrahlung im sog. mittleren Infrarot, vor allem bei Wellenlängen zwischen 7 und 18 µm - das ist ein gutes Stück weit „langwelliger“ als das sichtbare Licht).
• Konvektion : Das ist der Transport der Wärmeenergie durch einen Stoffstrom (z.B. ein erwärmtes Gas oder eine Flüssigkeit). (Auch ein bewegter Festkörper kann Wärme transportieren. Wie Maxwell reden wir dann von „Wärme-Mitführung“.)

Wärmedurchgangskoeffizient 🌡️: Weiter zur Erklärung des U-Wertes.

Bauphysik Wärme 🌡️: Verständnis für Wärme als Energieform und Temperatur zur Zustandskennzeichnung.

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