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grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung:erdreich:eigenschaften [2015/04/01 17:08] – angelegt mschueren | grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung:erdreich:eigenschaften [2022/01/20 13:19] – [Wärmekapazität des Erdreichs] yaling.hsiao@passiv.de | ||
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====== Besonderheiten und Eigenschaften erdberührter Bauteile ====== | ====== Besonderheiten und Eigenschaften erdberührter Bauteile ====== | ||
- | Die Vorgehensweise zur Berechnung von Wärmebrücken | + | Die Vorgehensweise zur Berechnung von Wärmebrücken |
- | ===== Einfluss des Erdreiches | + | ===== Einfluss des Erdreichs |
- | Die thermischen Wechselwirkungen eines Gebäudes mit seiner Umgebung sind komplex. Dies gilt insbesondere für das System Erdreich. Dieses System wird neben dem Erdreich von Schnee, Frostbildung, | + | Die thermischen Wechselwirkungen eines Gebäudes mit seiner Umgebung sind komplex. Dies gilt insbesondere für das System |
* die Temperatur θ des Erdreiches. | * die Temperatur θ des Erdreiches. | ||
- | * die Wärmekapazität c des Erdreiches | ||
* die Wärmeleitfähigkeit λ des Erdreiches. | * die Wärmeleitfähigkeit λ des Erdreiches. | ||
+ | * die Wärmekapazität c des Erdreiches | ||
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+ | ==== Temperatur und Wärmleitfähigkeit des Erdreichs ==== | ||
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+ | Der Wärmestrom durch die einzelnen Bauteilen eines Gebäudes wird durch die Temperaturdifferenz zwischen Innenraum und Außenraum bestimmt. Bei erdberührten Bauteilen ist der Wärmestrom abhängig von dem im Erdreich vorherrschendem Temperaturfeld. Dieses hängt zwar direkt von der Außenlufttemperatur ab, wird aber noch durch den Strahlungsaustausch der Erdoberfläche beeinflusst. In [[[grundlagen: | ||
+ | Der Wärmstrom wählt den Weg des geringsten Widerstandes. 100 m Erdreich mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2,0 W/(m²·K) hat bereits einen U-Wert | ||
+ | von nur noch 0,02 W/(m 2·K), daher findet der relevante Wärmeaustausch nur zur Außenluft statt. Der Wärmestrom, | ||
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+ | ==== Wärmekapazität des Erdreichs==== | ||
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+ | Die Wärmespeicherfähigkeit eines Stoffs wird in der Bauphysik durch die spezifische Wärmekapazität c angegeben. Sie definiert die Energiemenge, | ||
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+ | Die Amplituden der sinusförmigen Temperaturverläufe nehmen mit zunehmender Erdreich-Tiefe deutlich ab. Gleichzeitig findet eine Phasenverschiebung statt, so dass Temperaturspitzen der Außenluft erst viel später in tieferen Regionen ankommen. Die Amplitudenspitze des abgebildeten Testreferenzjahres von 21,5 °C (am 21.07) wirkt sich in 5 m Tiefe erst 91 Tage später aus. Dort beträgt die Spitzentemperatur am 20.10 nur noch 13,1 °C. In zunehmender Tiefe stellt sich eine fast gleichbleibende Temperatur in Höhe der Jahresmitteltemperatur ein. Die hohen Phasenverschiebungen lassen eine rein stationäre Betrachtung der Transmissionswärmeverluste für das Monatsverfahren nicht mehr zu, da sich die Auflade- bzw. Entladevorgänge über mehrere Monate strecken können. Daher ist bei der Berechnung von Wärmeverlusten durch das Erdreich die Wärmespeicherung im Erdreich und die dadurch verursachte Dämpfung und Phasenverschiebung der Erdreichtemperatur unter der Bodenplatte gegenüber der Außentemperatur von Bedeutung. | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | Im [[planung: | ||
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+ | === Beispielvideo einer zweidimensionalen instationären Betrachtung verschiedener Bodenplatten | ||
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+ | Das Video zeigt den Verlauf der Temperaturen unter der Bodenplatte eines Gebäudes für drei verschiedene Fälle: | ||
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+ | - Einfache Bodendämmung, | ||
+ | - Dämmschürze, | ||
+ | - Ohne Dämmung | ||
+ | Parallel wird der Zeitverlauf des Wärmeverlustes durch die drei Bodenplattentypen dargestellt. | ||
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+ | {{ youtube> | ||
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+ | **Weiterführende Literatur zum Thema Dämmschürzen: | ||
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+ | **[AkkP 48]** Einsatz von Passivhaustechnologien bei der Modernisierung von Nichtwohngebäuden / Wärmeverluste zum Erdreich ; Protokollband Nr. 48 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser, | ||
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+ | ===== Instationäre oder stationäre Ψ-Werte? ===== | ||
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+ | Bei der Berechnung von Wärmebrücken im erdberührten Bereich reicht in zahlreichen Fällen eine stationäre Näherung aus und es kann auf eine dynamische Simulation verzichtet werden. Dynamische Simulationen liefern zwar genauere Ergebnisse, es entsteht aber auch zusätzlicher Aufwand. Darüber hinaus ist die zu erwartende Genauigkeit einer zwei- oder dreidimensionalen instationären numerischen Berechnung aufgrund der meist nur ungenau bekannten thermischen Eigenschaften des Erdreichs nicht so hoch, dass dieser zusätzliche Aufwand (außer bei Groß- oder Forschungsprojekten) auch gerechtfertigt wäre. Vielfach werden daher die stationär ermittelten Ψ-Werte auch als harmonische Ψ-Werte verwendet (vgl. das Blatt Erdreich im [[planung: | ||
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+ | ==== Weiterführende Literatur ==== | ||
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+ | **[AkkP 27]** **Wärmeverluste durch das Erdreich**; Protokollband Nr. 27 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser \\ 1. Auflage, Passivhaus Institut, Darmstadt 2004 ({{: | ||
+ | ===== Siehe auch ===== | ||
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