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grundlagen:der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet

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grundlagen:der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet [2014/04/11 15:08] – twesselgrundlagen:der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet [2019/02/14 12:58] – cblagojevic
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 |//**Temperaturverlauf in einer Hitzeperiode in einem massiv gebauten\\ Passivhaus (Dachgeschoss, Südraum)**//| |//**Temperaturverlauf in einer Hitzeperiode in einem massiv gebauten\\ Passivhaus (Dachgeschoss, Südraum)**//|
  
-Entscheidend für die Behaglichkeit ist die sog. operative Temperatur, die in der Grafik als roter Verlauf dargestellt ist. Dies ist ein Mittelwert von Strahlungs- und Lufttemperatur. Durch den Luftaustausch in der Nacht sinken die Innentemperaturen regelmäßig auch in der Hitzeperiode auf Werte um 24 °C ab. Tagsüber wird das Reihenhaus allerdings insbesondere durch die Sonneneinstrahlung durch die Fenster erwärmt. Im dargestellten Basisfall gibt es keinen temporären Sonnenschutz, sondern nur die Verschattung durch die Fensterlaibung. Die innere Wärmekapazität des Gebäudes ist in der Lage, diese solare Last einzuspeichern. Je größer die wirksame innere Wärmekapazität ist, um so geringer ist die Temperaturzunahme, die mit diesem Speicherprozess verbunden ist.+Entscheidend für die Behaglichkeit ist die sog. operative Temperatur, die in der Grafik als roter Verlauf dargestellt ist. Dies ist ein Mittelwert von Strahlungs- und Lufttemperatur. Durch den Luftaustausch in der Nacht sinken die Innentemperaturen regelmäßig auch in der Hitzeperiode auf Werte um 24 °C ab. Tagsüber wird das Reihenhaus allerdings insbesondere durch die Sonneneinstrahlung durch die Fenster erwärmt. Im dargestellten Basisfall gibt es keinen temporären Sonnenschutz, sondern nur die Verschattung durch die Fensterlaibung. Die innere Wärmekapazität des Gebäudes ist in der Lage, diese solare Last einzuspeichern. Je größer die wirksame innere Wärmekapazität ist, umso geringer ist die Temperaturzunahme, die mit diesem Speicherprozess verbunden ist.
  
 Im hier dargestellten Fall beträgt die Temperaturzunahme zwischen kleinstem und höchstem Tageswert maximal 4 °C. Gut ist zu erkennen, dass es im Haus in der Hitzeperiode deutlich kühler bleibt als der Spitzenwert der Außentemperatur. Deutlich besser wird das Ergebnis übrigens, wenn ein Sonnenschutz an den Südfenstern verwendet wird - allerdings kann dann der Einfluss der internen Wärmekapazität nicht mehr so klar von allen anderen Effekten abgetrennt werden. Im hier dargestellten Fall beträgt die Temperaturzunahme zwischen kleinstem und höchstem Tageswert maximal 4 °C. Gut ist zu erkennen, dass es im Haus in der Hitzeperiode deutlich kühler bleibt als der Spitzenwert der Außentemperatur. Deutlich besser wird das Ergebnis übrigens, wenn ein Sonnenschutz an den Südfenstern verwendet wird - allerdings kann dann der Einfluss der internen Wärmekapazität nicht mehr so klar von allen anderen Effekten abgetrennt werden.
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 Um die im Folgenden dargestellten Ergebnisse zu gewinnen, wurden viele Jahressimulationen für verschiedene Wohngebäude mit jeweils kontrolliert veränderten Eigenschaften durchgeführt. Um die im Folgenden dargestellten Ergebnisse zu gewinnen, wurden viele Jahressimulationen für verschiedene Wohngebäude mit jeweils kontrolliert veränderten Eigenschaften durchgeführt.
   * Im ersten Abschnitt wurde die innere Wärmekapazität verändert,   * Im ersten Abschnitt wurde die innere Wärmekapazität verändert,
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   * im zweiten Abschnitt die außen liegende Wärmedämmung.   * im zweiten Abschnitt die außen liegende Wärmedämmung.
  
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   * **Warum ist der Einfluss so gering?** Ein Passivhaus wird nur im Kernwinter beheizt. In dieser Zeit ist die Außentemperatur fast immer deutlich niedriger als die Innentemperatur und der solare Wärmegewinn ist meist sehr klein. Die innere Wärmekapazität kann daher nicht viel zur effizienteren Nutzung von Solarenergie beitragen - diese wird ohnehin nahezu zu 100% ausgenutzt.   * **Warum ist der Einfluss so gering?** Ein Passivhaus wird nur im Kernwinter beheizt. In dieser Zeit ist die Außentemperatur fast immer deutlich niedriger als die Innentemperatur und der solare Wärmegewinn ist meist sehr klein. Die innere Wärmekapazität kann daher nicht viel zur effizienteren Nutzung von Solarenergie beitragen - diese wird ohnehin nahezu zu 100% ausgenutzt.
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   * **Warum ist der Einfluss dann trotzdem so hoch?** Es gibt bei diesem Gebäude tatsächlich einen gewissen jahreszeitlichen Speichereffekt: Das Haus kommt mit Temperaturen von 22 bis 23 °C vom Herbst in den Winter; das verzögert den Beginn des Heizbetriebes. Je mehr Wärmekapazität im Inneren verfügbar ist, desto ausgeprägter ist dieser Effekt.   * **Warum ist der Einfluss dann trotzdem so hoch?** Es gibt bei diesem Gebäude tatsächlich einen gewissen jahreszeitlichen Speichereffekt: Das Haus kommt mit Temperaturen von 22 bis 23 °C vom Herbst in den Winter; das verzögert den Beginn des Heizbetriebes. Je mehr Wärmekapazität im Inneren verfügbar ist, desto ausgeprägter ist dieser Effekt.
  
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   * Die Häufigkeit von Übertemperaturen (linke Achse, rote Kurve) als Prozentsatz der Jahresstunden, in denen die operative Temperatur über 25 °C steigt. Das ist ein Maß für die "Unbehaglichkeit", genauer, die Länge der Zeiträume, in denen es unbehaglich wird.   * Die Häufigkeit von Übertemperaturen (linke Achse, rote Kurve) als Prozentsatz der Jahresstunden, in denen die operative Temperatur über 25 °C steigt. Das ist ein Maß für die "Unbehaglichkeit", genauer, die Länge der Zeiträume, in denen es unbehaglich wird.
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   * Der Jahresheizwärmebedarf (rechte Achse, grüne Kurve). Dieser ändert sich kaum messbar; das ist nicht neu, es bestätigt das bereits oben gewonnene Ergebnis.   * Der Jahresheizwärmebedarf (rechte Achse, grüne Kurve). Dieser ändert sich kaum messbar; das ist nicht neu, es bestätigt das bereits oben gewonnene Ergebnis.
  
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 nach dickere Gipsbauplatten (mehrschichtig) zugefügt.**//| nach dickere Gipsbauplatten (mehrschichtig) zugefügt.**//|
  
-Aus der Abbildung ist erkennbar, dass die Übertemperaturhäufigkeit deutlich abnimmt, wenn ausgehend von einer geringen inneren Wärmekapazität die vom Raum her zugängliche Speichermasse erhöht wird. Das hat die Simulation auch für passive Kühlung in anderen europäischen Klimata gezeigt. Die hier zitierte Sommerfallstudie hat im übrigen ergeben, dass die Verbesserung der Behaglichkeit im Sommer unabhängig von der Lüftungsstrategie immer eintritt. Selbstverständlich ist das sommerliche Innenklima in einem gut zu lüftenden Raum besser als bei nur geringem Luftwechsel. Der Einfluss des Luftwechsels ist übrigens um ein Vielfaches bedeutender als der Einfluss der inneren Wärmekapazität - aber deren Einfluss ist immer vorhanden, und er ist immer positiv.+Aus der Abbildung ist erkennbar, dass die Übertemperaturhäufigkeit deutlich abnimmt, wenn ausgehend von einer geringen inneren Wärmekapazität die vom Raum her zugängliche Speichermasse erhöht wird. Das hat die Simulation auch für passive Kühlung in anderen europäischen Klimata gezeigt. Die hier zitierte Sommerfallstudie hat im Übrigen ergeben, dass die Verbesserung der Behaglichkeit im Sommer unabhängig von der Lüftungsstrategie immer eintritt. Selbstverständlich ist das sommerliche Innenklima in einem gut zu lüftenden Raum besser als bei nur geringem Luftwechsel. Der Einfluss des Luftwechsels ist übrigens um ein Vielfaches bedeutender als der Einfluss der inneren Wärmekapazität - aber deren Einfluss ist immer vorhanden, und er ist immer positiv.
  
 Hinweis für die Praxis: In das Sommerblatt des Passivhaus Projektierungs Paketes ([[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP|PHPP]]) gehen alle Einflüsse auf die sommerliche Behaglichkeit ein. Mit diesem Instrument kann eine Optimierung bzgl. Sommerlüftung, Verschattung, innerer Wärmekapazität usw. erfolgen. Hinweis für die Praxis: In das Sommerblatt des Passivhaus Projektierungs Paketes ([[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP|PHPP]]) gehen alle Einflüsse auf die sommerliche Behaglichkeit ein. Mit diesem Instrument kann eine Optimierung bzgl. Sommerlüftung, Verschattung, innerer Wärmekapazität usw. erfolgen.
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   * **Warum ist der Einfluss immer noch so hoch?** Eine weit verbreitete Ansicht ist, dass eine "noch dickere" Dämmung ausgehend von einer schon guten Dämmung nichts mehr bringe (weil nämlich andere Wärmeverluste dann überwiegen, an denen die Dämmung nichts ändert). Diese Ansicht ist falsch, wie die gezeigte Analyse belegt. Der Grund dafür ist, dass in einem Passivhaus tatsächlich immer noch bzw. wieder die Transmissionswärmeverluste die Energiebilanz dominieren - Lüftungswärmeverluste sind nämlich wegen der Wärmerückgewinnung sehr gering; und die Verluste der Fenster werden durch deren Solargewinne überkompensiert.   * **Warum ist der Einfluss immer noch so hoch?** Eine weit verbreitete Ansicht ist, dass eine "noch dickere" Dämmung ausgehend von einer schon guten Dämmung nichts mehr bringe (weil nämlich andere Wärmeverluste dann überwiegen, an denen die Dämmung nichts ändert). Diese Ansicht ist falsch, wie die gezeigte Analyse belegt. Der Grund dafür ist, dass in einem Passivhaus tatsächlich immer noch bzw. wieder die Transmissionswärmeverluste die Energiebilanz dominieren - Lüftungswärmeverluste sind nämlich wegen der Wärmerückgewinnung sehr gering; und die Verluste der Fenster werden durch deren Solargewinne überkompensiert.
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   * **Warum empfehlen wir dann trotzdem nicht, noch besser zu dämmen?** Es lohnt sich nicht, besser zu dämmen, als es für das Erreichen des Passivhaus-Standards erforderlich ist. Zwar spart eine dickere Dämmung immer weiter zusätzlich Heizwärme ein (sogar bis auf Null, wenn man nur dick genug dämmt). Aber: Eine Einsparung von 2007 kWh/a auf 791 kWh/a "bringt" gerade einmal eine Kosteneinsparung von 100 €/a. Die Dämmung, die zuvor investiert wurde, um den Passivhaus-Standard zu erreichen, spart dagegen nicht nur Heizkosten, sondern reduziert auch noch den technischen Aufwand für die Gebäudetechnik.   * **Warum empfehlen wir dann trotzdem nicht, noch besser zu dämmen?** Es lohnt sich nicht, besser zu dämmen, als es für das Erreichen des Passivhaus-Standards erforderlich ist. Zwar spart eine dickere Dämmung immer weiter zusätzlich Heizwärme ein (sogar bis auf Null, wenn man nur dick genug dämmt). Aber: Eine Einsparung von 2007 kWh/a auf 791 kWh/a "bringt" gerade einmal eine Kosteneinsparung von 100 €/a. Die Dämmung, die zuvor investiert wurde, um den Passivhaus-Standard zu erreichen, spart dagegen nicht nur Heizkosten, sondern reduziert auch noch den technischen Aufwand für die Gebäudetechnik.
  
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   * Die Häufigkeit von Übertemperaturen (linke Achse, rote Kurve) als Prozentsatz der Jahresstunden, in denen die operative Temperatur über 25 °C steigt. Das ist ein Maß für die "Unbehaglichkeit", genauer, die Länge der Zeiträume, in denen es unbehaglich wird.   * Die Häufigkeit von Übertemperaturen (linke Achse, rote Kurve) als Prozentsatz der Jahresstunden, in denen die operative Temperatur über 25 °C steigt. Das ist ein Maß für die "Unbehaglichkeit", genauer, die Länge der Zeiträume, in denen es unbehaglich wird.
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   * Der Jahresheizwärmebedarf (rechte Achse, grüne Kurve). Dieser ändert sich nahezu linear mit dem U-Wert; das ist nicht neu, es bestätigt das Ergebnis aus dem letzten Abschnitt.   * Der Jahresheizwärmebedarf (rechte Achse, grüne Kurve). Dieser ändert sich nahezu linear mit dem U-Wert; das ist nicht neu, es bestätigt das Ergebnis aus dem letzten Abschnitt.
  
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 Die innere Wärmekapazität ist allerdings nicht die bedeutendste Einflussgröße für die sommerliche Behaglichkeit: Die innere Wärmekapazität ist allerdings nicht die bedeutendste Einflussgröße für die sommerliche Behaglichkeit:
   * Die Möglichkeiten für eine erhöhte Lüftung,   * Die Möglichkeiten für eine erhöhte Lüftung,
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   * die Verschattung hoher solarer Einträge   * die Verschattung hoher solarer Einträge
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   * und die Begrenzung der inneren Wärmelasten   * und die Begrenzung der inneren Wärmelasten
 sind wichtigere Einflussgrößen. Eine fehlende sommerliche Verschattung großer Verglasungen kann z.B. auch durch eine sehr große interne Speicherkapazität nicht ausgeglichen werden. sind wichtigere Einflussgrößen. Eine fehlende sommerliche Verschattung großer Verglasungen kann z.B. auch durch eine sehr große interne Speicherkapazität nicht ausgeglichen werden.
grundlagen/der_einfluss_der_inneren_waermekapazitaet.txt · Zuletzt geändert: 2022/01/20 13:29 von yaling.hsiao@passiv.de