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--- planung:waermeschutz:waermeschutz_funktioniert:waermedaemmung_funktioniert_-_beleg_1_messungen_an_einer_sehr_gut_waermegedaemten_wand [2019/01/30 13:47] – [Lupendarstellung] cblagojevic
+++ planung:waermeschutz:waermeschutz_funktioniert:waermedaemmung_funktioniert_-_beleg_1_messungen_an_einer_sehr_gut_waermegedaemten_wand [2023/09/02 17:29] (aktuell) – [Fazit] wfeist
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 |{{ :picopen:waermedaemmung_funktioniert.png?600 }}|
-|//**Messwerte der Temperaturen in einer sehr gut wärmegedämmten Außenwand.\\
+|//**Messwerte der Temperaturen in einer gut wärmegedämmten Außenwand. Die gemauerte Wand bleibt trotz niedriger Außentemperaturen im gesamten Querschnitt warm, weil die Wärmedämmung vor Auskühlung schützt. Die Messergebnisse stimmen mit den Berechnungen nach den üblichen Methoden der Bauphysik überein. Auch der Verlauf der Simulationsergebnisse ist im Diagramm dargestellt (durchgehende Kurven). Die Grafik zeigt viele weitere interessante Details, die im Text näher erläutert werden.**//|\\
-Die gemauerte Wand bleibt trotz niedriger Außentemperaturen im gesamten Querschnitt warm,\\
-weil die Wärmedämmung vor Auskühlung schützt. Die Messergebnisse stimmen hervorragend\\
-mit den Berechnungen nach den üblichen Methoden der Bauphysik überein.\\
-Auch der Verlauf der Simulationsergebnisse sind im Diagramm dargestellt (durchgehende Kurven).
-Die Grafik zeigt viele weitere interessante Details, die im Text näher erläutert werden.**//|\\
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 Temperatursensoren befinden sich:
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     * Außenlufttemperatur (grüne Kurve)
-Jeder Sensor (einzeln im Labor kalibrierte Pt100) misst die Temperatur mit einer Genauigkeit von etwa ±0,15 °C. Die Messwerte wurden über viele Jahre alle 30 Minuten von einem elektronischen Datenerfassungsgerät aufgezeichnet und sind in der obigen Grafik beispielhaft für einen Zeitraum von drei Tagen dargestellt. Die Auswahl des hier gezeigten Ausschnittes ist beliebig; ein Ausschnitt muss nur gewählt werden, damit die Verläufe klar erkennbar werden.\\
+Jeder Sensor (einzeln im Labor kalibrierte 100 $ \Omega $ Platin-Widerstände 'Pt100') misst die Temperatur mit einer Genauigkeit von etwa ±0,15 °C. Die Messwerte wurden über viele Jahre alle 30 Minuten von einem elektronischen Datenerfassungsgerät aufgezeichnet und sind in der obigen Grafik beispielhaft für einen Zeitraum von drei Tagen dargestellt. Die Auswahl des hier gezeigten Ausschnittes ist beliebig; ein Ausschnitt muss nur gewählt werden, damit die Verläufe klar erkennbar werden.\\
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 Allein durch Betrachtung dieser Messergebnisse kann unmittelbar erkannt werden, dass die Wärmedämmung funktioniert:
-    * Im gesamten Zeitraum ist es im Außenbereich deutlich kälter als im Raum: Die gemessenen Außentemperaturen schwanken zwischen -2,5 und 11,9 °C, Mittelwert 5,6 °C.
+    * Im gesamten Zeitraum ist es im Außenbereich deutlich kälter als im Raum: Die gemessenen Außentemperaturen schwanken zwischen -2,5 und 11,9 °C, Mittelwert 5,6 °C ((Das sind typische Randbedingungen der kalten Jahreszeiten am Standort)).
     * Die Temperaturen im Raum stimmen mit denen der inneren Wandoberfläche weitgehend überein. Sie liegen zwischen 22,9 und 25,3 °C (richtig schön warm!), der Mittelwert beträgt 24 °C. Im gesamten Zeitraum wurde übrigens in diesem Raum nicht geheizt. Die Wärme kommt ausschließlich von der durch die Südfenster eingestrahlten Sonnenenergie.
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 =====  Es fließt nicht viel Wärme ab  =====
-Die Tatsache, dass alle diese Temperaturen sehr eng nebeneinander liegen, zeigt, dass von der äußeren Mauerwerksoberfläche nicht viel Wärme abfließt: Wäre das der Fall, so müsste diese äußere Oberfläche deutlich kälter sein als die Mitte des Steins oder gar die Innenoberfläche. Stattdessen ist die Außenoberfläche des Steins aber kaum kälter als der Innenputz: Außen liegt die Wand im Mittel bei 23,4 °C, der Innenputz hat im Mittel 24,1 °C.
+Die Tatsache, dass alle diese Temperaturen sehr eng nebeneinander liegen, zeigt, dass von der äußeren Mauerwerksoberfläche nicht viel Wärme abfließt: Wäre das der Fall, so müsste diese äußere Oberfläche deutlich kälter sein als die Mitte des Steins oder gar die Innenoberfläche. Stattdessen ist die Außenoberfläche des Steins aber kaum kälter als der Innenputz: Außen liegt die Wand im Mittel bei 23,4 °C, der Innenputz hat im Mittel 24,1 °C((Ganz anschaulich gedeutet: Es ist für die gemaueret Wand so, als ob die Außentemperatur nicht bei 5,6°C, sondern bei 23,4°C läge.)).
-Diese Beobachtung kann sogar für eine ganz grobe Abschätzung eines quantitativen Ergebnisses benutzt werden: Der mittlere Temperaturabfall in der Mauer inklusive Putz beträgt 0,63 Grad, der zwischen Maueraußenoberfläche und Außenputz auf der Dämmschicht 19,4 Grad. Die Wärmedämmwirkung der Dämmschicht ist daher um einen Faktor 19,4/0,63 ≈ 31 höher als die der Mauersteinwand. Das ist sogar etwas besser als das theoretische Ergebnis von etwa 28,5, das sich aus einer einfachen U-Wert-Berechnung ergibt:  Die "Wärmedämmwirkung" wird in der Bauphysik quantifiziert durch den Wärmedurchlasswiderstand. Der ergibt sich aus der Dicke der jeweiligen Bauteilschicht geteilt durch ihre Wärmeleitfähigkeit. Die bewusst als "grobe Abschätzung" bezeichnete Berechnung des Faktors 31 wäre nur dann exakt, wenn die Temperaturen im Bauteil am Anfang und am Ende der Zeitperiode exakt gleich wären. Das ist hier nicht der Fall. Um eine genauere Berechnung zu erhalten, muss ein sehr viel längerer Zeitraum betrachtet werden: Dann spielen die Veränderungen zwischen Anfangs- und Endzeitpunkt eine kleinere Rolle.\\
+Diese Beobachtung kann sogar für eine grobe Abschätzung eines quantitativen Ergebnisses benutzt werden: Der mittlere Temperaturabfall in der Mauer inklusive Putz beträgt 0,63 Grad, der zwischen Maueraußenoberfläche und Außenputz auf der Dämmschicht 19,4 Grad. Die Wärmedämmwirkung der Dämmschicht ist daher um einen Faktor 19,4/0,63 ≈ 31 höher als die der Mauersteinwand. Das ist sogar etwas besser als das theoretische Ergebnis von etwa 28,5, das sich aus einer einfachen U-Wert-Berechnung mit den im Labor gemessenen Wärmeleitfähigkeiten ergibt:  Die "Wärmedämmwirkung" wird in der Bauphysik quantifiziert durch den Wärmedurchlasswiderstand. Der ergibt sich aus der Dicke der jeweiligen Bauteilschicht geteilt durch ihre Wärmeleitfähigkeit. Die bewusst als "grobe Abschätzung" bezeichnete Berechnung des Faktors 31 wäre nur dann exakt, wenn alle Temperaturen im Bauteil am Anfang und am Ende der Zeitperiode exakt gleich wären. Das ist hier nicht der Fall. Um eine genauere Berechnung zu erhalten, muss ein sehr viel längerer Zeitraum betrachtet werden: Dann spielen die Veränderungen zwischen Anfangs- und Endzeitpunkt eine kleinere Rolle.\\
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-**Trotzdem liefert diese grobe Betrachtung einen weiteren Beleg: Wärmedämmung funktioniert sogar sehr gut, die abfließende Wärmemenge durch die Dämmung ist sehr klein, die Dämmwirkung der Wärmedämmung um ein Vielfaches höher als die der Mauersteinwand.**\\
+Im Übrigen liegen die Ergebnisse der Abschätzungen nach dieser Methode zwischen Faktoren von 24 und 34, wenn jeweils Zeiträume von ganzen Vielfachen von Tagen (mindestens 5) in der kalten Jahreszeit (Mitte Oktober bis Mitte Februar) gewählt werden. Durch eine Auswertung mit Hilfe der numerischen Berechnungsprogramme für den instationären Wärmetransport lässt sich das Messergebnis noch genauer auswerten; das führt in diesem Fall auf eine Genauigkeit von besser als ±5% für die Wärmeleitfähigkeiten; z.B. beim Dämmstoff: 0.041(±0.002) W/(mK).\\
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+**Diese grobe Betrachtung liefert einen weiteren Beleg: Wärmedämmung funktioniert sogar sehr gut, die abfließende Wärmemenge durch die Dämmung ist extrem klein, die Dämmwirkung der Wärmedämmung um ein Vielfaches höher als die der Mauersteinwand.**\\
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 ===== Instationäre Effekte =====
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 Die Berechnungsergebnisse, die sich nach der instationären Wärmeleitungsgleichung ergeben, sind in der oben gezeigten Grafik bereits eingezeichnet: Es handelt sich um die durchgehenden schwarzen Kurven, die jeweils sehr nahe an den Messwerten entlang verlaufen; sie laufen so nahe an den Messwerten entlang, dass es schwer ist, in der oberen Grafik überhaupt einen Unterschied zu erkennen. Wer die Unterschiede erkennen möchte, kann durch Klick auf die Grafik eine besser aufgelöste Version herunterladen: Auf dieser kann man immerhin am Messpunkt im Inneren der Dämmschicht um 15:30 des 12. Oktobers eine maximale Abweichung von etwa 0,25 °C erkennen. Das liegt im Rahmen der Genauigkeit, mit der diese Messungen durchgeführt werden können.
-Das Ergebnis des Vergleichs zwischen bauphysikalischer Theorie (schwarze Kurven) und gemessener Praxis (farbige Symbole) ist ganz eindeutig: Bei der hier messtechnisch untersuchten Wandkonstruktion stimmen Theorie und Praxis sehr gut überein. Daraus ergibt sich ein großes Vertrauen in die bauphysikalischen Methoden.\\
+Das Ergebnis des Vergleichs zwischen bauphysikalischer Theorie (schwarze Kurven) und gemessener Praxis (farbige Symbole) ist eindeutig: Bei der hier messtechnisch untersuchten Wandkonstruktion stimmen Theorie und Praxis überein. Das verstärkt das Vertrauen in die bauphysikalischen Methoden.\\
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-**Aus diesem sorgfältig durchgeführten Vergleich  von Messung und Berechnung, mit Berücksichtigung der instationären Effekte, ergibt sich ganz eindeutig: Die Wärmedämmung funktioniert. Und sie leistet exakt das nach den Methoden der Bauphysik von ihr Erwartete: Unter anderem spart sie im hier vorliegenden Fall sehr viel Heizenergie ein.**\\
+**Aus diesem sorgfältig durchgeführten Vergleich  von Messung und Berechnung, mit Berücksichtigung der instationären Effekte, ergibt sich: Die Wärmedämmung funktioniert. Und sie leistet exakt das nach den Methoden der Bauphysik von ihr Erwartete: Unter anderem spart sie im hier vorliegenden Fall sehr viel Heizenergie ein.**\\
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 ===== Lupendarstellung =====
-Auf der folgenden "Lupendarstellung" sind die Temperaturverläufe in der gemauerten Wand hochaufgelöst zu erkennen (der Zeitraum ist exakt gleich). Bitte beachten Sie die hohe Temperaturauflösung: zwischen den durchgehenden und den gestrichelten horizontalen Gitternetzlinien besteht ein Abstand von 0,5 °C. Auf dieser Grafik sind Unterschiede von weniger als einem Zehntel Grad noch zu erkennen. Auch auf dieser Grafik ist zu erkennen, wie gut die bauphysikalische Berechnung (schwarze Kurven) mit der Messung (farbige Symbole) übereinstimmt.\\
+Auf der folgenden "Lupendarstellung" sind die Temperaturverläufe in der gemauerten Wand hochaufgelöst zu erkennen (der Zeitraum ist exakt gleich). Bitte beachten Sie die hohe Temperaturauflösung: zwischen den horizontalen Gitternetzlinien besteht ein Abstand von 0,5 °C. Auf dieser Grafik sind Unterschiede von weniger als einem Zehntel Grad noch zu erkennen. Auch auf dieser Grafik ist zu sehen, wie gut die bauphysikalische Berechnung (schwarze Kurven) mit der Messung (farbige Symbole) übereinstimmt.\\
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 |{{ :picopen:waermedaemmung_funktioniert_lupe_k.png?600 }}|
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     * An der hintersten Mauerwerksschicht tritt das Maximum sogar erst um 19:30 auf und es erreicht nur 23,8 °C. Hier gibt es auch einen geringen Einfluss von außen her, der von der Wärmedämmung zwar stark abgeschirmt wird, aber wegen der viel geringeren Außentemperatur immer noch bemerkbar ist. Vor allem dadurch, dass die Temperatur an der Mauersteinaußenseite immer niedriger ist als die der Wandinnenoberfläche.\\
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-**Es ist aus dieser noch höher aufgelösten Darstellung also sehr gut zu erkennen, dass die relativ schnellen Veränderungseinflüsse von der Innenseite der Konstruktion ausgehen. Dennoch ist der Wärmestrom in der Wand im Mittel immer noch nach außen gerichtet: Das sieht man an der Temperaturreihenfolge, die fast immer in der Ordnung Innenoberfläche - Mitte - außen besteht. Die im Mittel noch bestehenden Temperaturdifferenzen sind sehr klein (ca. 0,6 Grad über der gemauerten Wand), entsprechend klein sind die noch bestehenden Wärmeverluste. Gerade die hier dargestellte hohe Auflösung zeigt sehr gut, wie präzis die Berechnung mit den Messwerten übereinstimmt.**\\
+**Es ist aus dieser noch höher aufgelösten Darstellung sehr gut zu erkennen, dass die relativ schnellen Veränderungseinflüsse von der Innenseite der Konstruktion ausgehen. Dennoch ist der Wärmestrom in der Wand im Mittel immer noch nach außen gerichtet: Das sieht man an der Temperaturreihenfolge, die fast immer in der Ordnung Innenoberfläche - Mitte - außen besteht. Die im Mittel noch bestehenden Temperaturdifferenzen sind sehr klein (ca. 0,6 Grad über der gemauerten Wand), entsprechend klein sind die noch bestehenden Wärmeverluste. Gerade die hier dargestellte hohe Auflösung zeigt sehr gut, wie präzis die Berechnung mit den Messwerten übereinstimmt.**\\
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   - Dass die Wärmedämmung dies in voller Übereinstimmung mit den heute anerkannten Regeln der Bauphysik leistet.
-Diese Übereinstimmung von Theorie und Praxis hat sich bei sorgfältig durchgeführten Messungen immer wieder gezeigt. Dem Autor ist keine einzige wissenschaftliche Publikation bekannt, in welcher eine nicht erklärte Diskrepanz zwischen den Messungen und der Theorie besteht.
+Diese Übereinstimmung von Theorie und Praxis hat sich bei sorgfältig durchgeführten Messungen immer wieder gezeigt. Dem Autor ist keine einzige wissenschaftliche Publikation in diesem Fachgebiet bekannt, in welcher eine nicht erklärte Diskrepanz zwischen den Messungen und der Theorie besteht.((Frühe zunächst nicht erklärte Abweichungen traten bei sehr dicken Dämmschichten (im Bereich 1 m Mineralwolle) bei Wärmespeichern auf. Die sind durch eine Luftströmung im Dämmstoff in Folge eines starken Kamineffekt bei hohen Temperaturdifferenzen in der Mineralwolle mit dann zu geringem Strömungswiderstand erklärt worden. Für den Bausektor ergab sich aus dieser Erfahrung die Forderung nach einer Luftdichtheitsbahn auf der Innenseite und einer Winddichtungsbahn auf der Außenseite von Hüllflächen-Bauteilen; gerade diese Erkenntnis und ihre sorgfältige Berücksichtigung ist eines der 'Geheimnisse' der einwandfreien Funktion von Passivhäusern.))
-Wenn mehrere Außenbauteile zu einem kleinen "Haus" zusammengefügt werden, dann ist die Wirksamkeit einer guten Wärmedämmung durch ein anschauliches Experiment leicht zu demonstrieren: Im Frühjahr 2007 haben in einigen deutschen Städten "Eisblockwetten" stattgefunden. Dabei wird in einem gut gedämmten Häuschen ein Eisblock verstaut - der natürlich mit der Zeit auftaut, weil Wärme von außen in das Häuschen eindringt. Auch Fachleute sind oft verblüfft, wie lange das Eis bei guter Dämmung vorhält.\\
+Wenn mehrere Außenbauteile zu einem kleinen "Haus" zusammengefügt werden, dann ist die Wirksamkeit einer guten Wärmedämmung durch ein anschauliches Experiment leicht zu demonstrieren: Regelmäßig haben in deutschen Städten und inzwischen auch international "Eisblockwetten" stattgefunden. Dabei wird in einem gut gedämmten Häuschen ein Eisblock verstaut - der natürlich mit der Zeit auftaut, weil Wärme von außen in das Häuschen eindringt. Auch Fachleute sind oft verblüfft, wie lange das Eis dagegen bei guter Dämmung vorhält: [[https://passivehouse-international.org/upload/20210817_Press_Release_Results_Ice_Box_Challenge_Glasgow.pdf|Glasgow Ice
+Box Challenge]]. \\
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