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--- grundlagen:waermeleitfaehigkeit [2023/09/08 12:20] – [Wärmeleitfähigkeit] wfeist
+++ grundlagen:waermeleitfaehigkeit [2024/12/17 17:04] (aktuell) – [Einige Beispielwerte] wfeist
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 ======Wärmeleitfähigkeit======
-Um den Dingen noch ein wenig mehr auf den Grund zu gehen, schauen wir uns jetzt auch noch den Einfluss der Dicke unseres die Reservoire trennenden Bauteils an. Dafür gehen wir jetzt in einem ersten Schritt erst einmal davon aus, dass es sich um ein homogenes, einschichtiges Bauteil handelt (d.h. es ist auf der ganzen Dicke mit einem einzigen Material, auch überall mit gleicher Dichte) gefüllt. Es stellt sich dann schnell heraus, dass für die meisten Stoffe zumindest unterhalb einer Grenzdicke $d_{Grenz}$ der gemessene U-wert der Schicht umgekehrt proportional zur Schichtdicke ist. Das wundert auch wiederum nicht, wenn wir die Vorstellung vom Weiterreichen der Vibrationsenergie der Moleküle als Modell der Wärmeleitung im Kopf haben. Je länger die Strecke ist, über die die Vibration weitergereicht werden muss, desto größer der Wärmedurchlasswiderstand (und der ist $R:=\frac{1}{U}$). Dabei gibt es einen Proportionalitätsfaktor, der im wesentlichen nur von der Art des Materials abhängt - und diesen Faktor nennen wir die Wärmeleitfähigkeit, die mit dem griechischen Buchstaben $\lambda$ abgekürzt wird. Es gilt also
+Um den Dingen noch ein wenig mehr auf den Grund zu gehen, schauen wir uns jetzt auch noch den Einfluss der Dicke des die Reservoire trennenden Bauteils an. Dafür gehen wir jetzt in einem ersten Schritt davon aus, dass es sich um ein homogenes, einschichtiges Bauteil handelt (d.h. es ist auf der ganzen Dicke mit einem einzigen Material, auch überall mit gleicher Dichte) gefüllt. Es stellt sich dann schnell heraus, dass für die meisten Stoffe zumindest unterhalb einer Grenzdicke $d_{Grenz}$ der gemessene U-wert der Schicht umgekehrt proportional zur Schichtdicke ist. Das wundert auch wiederum nicht, wenn wir die Vorstellung vom Weiterreichen der Vibrationsenergie der Moleküle als Modell der Wärmeleitung im Kopf haben. Je länger die Strecke ist, über die die Vibration weitergereicht werden muss, desto größer der Wärmedurchlasswiderstand (und der ist $R:=\frac{1}{U}$). Dabei gibt es einen Proportionalitätsfaktor, der im wesentlichen nur von der Art des Materials abhängt - und diesen Faktor nennen wir die Wärmeleitfähigkeit, die mit dem griechischen Buchstaben $\lambda$ abgekürzt wird(("Lambda" $\lambda$  im alten griechischem Alphabet entspricht dem Buchstaben "l" im Lateinischen. Es ist die nach der internationalen Normung vereinbarte Abkürzung für Wärmeleitfähigkeiten.)). Es gilt also
 ${\displaystyle \hspace{2cm} U= \frac{\lambda}{d} \hspace{6cm} [\lambda 1]}$ \\
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 |   **typischer Dämmstoff heute**   |   **0,032**   |   **0,24**   |
 |   **hochwertiger konventioneller Dämmstoff**   |   **0,025**   |   **0,19**   |
-|   **Schichten von stehender Luft((die müssen dann i.d.R. weniger als ca. 2 cm dick sein\\ \\  ))**   |   **0,026**   |   geht nicht, weil\\  die Luft \\ sich bewegt((Um mit Gasen niedrige U-Werte zu erreichen, müssen diese daher z.B. in Schichten mit maximal. ca. 1.6 cm Dicke aufgeteilt werden. Dann geht das schon - und bei Luft wäre es am Ende eine Gesamtdicke von etwa 20 cm.\\ \\  ))     |
+|   **Schichten von stehender Luft((die müssen dann i.d.R. weniger als ca. 2 cm dick sein\\ \\  ))**   |   **0,026**   |   geht nicht, weil\\  die Luft \\ sich bewegt((Um mit Gasen niedrige U-Werte zu erreichen, müssen diese daher z.B. in Schichten mit maximal. ca. 1,8 cm Dicke aufgeteilt werden. Dann geht das schon - und bei Luft wäre es am Ende eine Gesamtdicke von etwa 20 cm.\\ \\  ))     |
-|   **Schichten von stehendem Argon((die müssen dann i.d.R. weniger als ca. 16 mm dick sein\\ \\  ))**   |   **0,018**   |   geht nicht, weil\\  das Gas \\ sich bewegt((Vgl. letzte Anm., maximal. ca. 1,6 cm Einzelschichtdicke. So ginge das schon - und bei Argon wäre es am Ende eine Gesamtdicke von etwa 14 cm.\\ \\  ))     |
+|   **Schichten von stehendem Argon((die müssen dann i.d.R. weniger als ca. 16 mm dick sein\\ \\  ))**   |   **0,018**   |   geht nicht, weil\\  das Gas \\ sich bewegt((Vgl. letzte Anm., bei Ar maximal. ca. 1,6 cm Einzelschichtdicke. So ginge das schon - und bei Argon wäre es am Ende eine Gesamtdicke von etwa 14 cm.\\ \\  ))     |
 |   **Nanoporöse Superdämmstoffe Normaldruck**   |   **0,015**   |   **0,11**   |
 |   **Vakuumdämmstoff (Kieselsäure)**   |   **0,008**   |   **0,06**   |
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   * Je größer die Masse der einzelnen Moleküle eines Gases sind, desto //**geringer**// wird seine Wärmeleitfähigkeit. Das ist nur auf den allerersten Blick paradox. Denn: die schwereren Gase vibrieren wegen der Trägheit ihrer Moleküle weniger heftig bei gleicher Temperatur. Für die Praxis: Das ist der Grund, worum die Industrie Scheibenzwischenräume von Verglasungen nicht mit Luft, sondern mit den schwereren Gasen Argon oder sogar Krypton befüllt((natürlich ist das nur solange sinnvoll, wie nicht Konvektion einsetzt; was bei bauüblichen Temperaturdifferenzen so zwischen 1 und 2 cm Zwischenraumdicke passiert. So erklären sich die üblichen Scheibenabstände.\\  \\  )).
   * Ein weitere "Kuriosität" bei der Wärmeleitung in Gasen ist, dass deren Wärmeleitfähigkeiten bis herunter zu sehr geringen Rohdichten und Gasdrücken vom Druck praktisch unabhängig sind. Das kinetische Gasmodell erklärt diese Tatsache zwanglos: Bei niedrigeren Dichten haben die Moleküle eine längere freie Weglänge, transportieren daher bis zum nächsten Stoß die Wärme weiter. Das gleicht die geringere Anzahl der Moleküle gerade aus. Erst, wenn der Abstand $d$ so klein wird, dass die Moleküle nur noch zwischen den beiden Wandungen hin- und her-ploppen, fängt bei weiterer Dichteabnahme die Wärmeleitfähigkeit an zu sinken. Das nutzen wir aus für die Herstellung der sog. "Vakuumdämmung"((Wie immer heißt "Vakuum" hier nur "geringe Gasdichten" und nicht "absolut keine Moleküle".\\ \\  )).
-  * Hinweis: Gerade bei Füllungen mit Gasen spielt bei der Wärmeübertragung in so einem Zwischenraum die Wärmestrahlung die bedeutendere Rolle((ohne entsprechende Maßnahmen zur Begrenzung der Wärmestrahlung ist das sogar immer der Fall\\ \\  )). Wir behandeln das an anderer Stelle((Ein Hinweis bereits hier: Die Wärmestrahlung kann durch metallische Beschichtung ('Spiegel') sehr stark reduziert werden und genau das machen die Hersteller von Verglasungen oder von Thermoskannen auch\\ \\  )).
+  * Hinweis: Gerade bei Füllungen mit Gasen spielt bei der Wärmeübertragung in so einem Zwischenraum die Wärmestrahlung die bedeutendere Rolle((ohne entsprechende Maßnahmen zur Begrenzung der Wärmestrahlung ist das sogar immer der Fall\\ \\  )). Wir behandeln das an anderer Stelle((Siehe das Kapitel [[../grundlagen/waermestrahlung|Wärmestrahlung]]. Ein Hinweis bereits hier: Die Wärmestrahlung kann durch metallische Beschichtung ('Spiegel') sehr stark reduziert werden und genau das machen die Hersteller von Verglasungen oder von Thermoskannen auch\\ \\  )).
   * Gebäudehüllflächen mit vernünftigen Bauteildicken sind nur möglich, wenn die wesentliche Dämmwirkung von einem guten Wärmedämmstoff herrührt.
+<WRAP lo box> Auch hier sind ein paar einfache Übungen sinnvoll, um etwas praktische Erfahrung mit den Materialien zu bekommen: [[Übungen zur Wärmeleitfähigkeit]]. \\ \\
+Wenn Sie die Auswirkungen in breitem Umfang erkennen wollen, dann versuchen Sie das mit dem Online-Tool [[:enbil:|ENBIL: Wärmebilanz von Gebäuden.]] Dort sind einige übliche Bauteile schon vorbesetzt. Nun können Sie, z.B. mit einer Außenwand, z.B. die Dämmdicke verändren oder das Dämmmaterial wechseln, siehe auch [[baulich:rechner_aussendaemmung|Außendämmung von Außenwänden]].
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 **[[grundlagen:U-Wert Mehrschichtaufbau|Weiter zu U-Wert Mehrschichtaufbau]] 🌡️**