7.9 Wärmeübertragung Wärmeleitung

Präsentation zum Thema: "7.9 Wärmeübertragung Wärmeleitung"—  Präsentation transkript:

1 7.9 Wärmeübertragung 7.9.1 Wärmeleitung
E: Die Kügelchen fallen in der Reihenfolge: …. Wärme schreitet im Körper von Teilchen zu Teilchen fort. 7.9 Wämeübertragung

2 Wärmeleitung Gute Wärmeleiter: Metalle
Anwendung: Kühlrippen, Kochtopf, Heizkörper aus Metall, … Schlechte Wärmeleiter (Isolatoren): Holz, Stoffe, Kunststoffe, … Flüssigkeiten Gase Anwendung: Isolation 7.9 Wämeübertragung

3 7.9.2 Wärmeströmung Ergebnis: Die Teilchen bewegen sich in einer Richtung. Wärmeres Wasser hat eine geringere Dichte und steigt daher auf. Anwendung: Zentralheizung, Schornsteinwirkung 7.9 Wämeübertragung

4 7.9.3 Wärmestrahlung Versuch:
Breitet sich die Wärme ohne ein Medium aus, sprechen wir von Wärmestrahlung. Die Strahlung breitet sich geradlinig aus. Versuch: 2 Bleche werden mit einem Scheinwerfer angestrahlt E: Dunkle und raue Körper absorbieren mehr Wärme. Sie strahlen auch mehr Wärme ab als glatte und helle. Anwendung: Sonnekollektor, … Infrarotkamera 7.9 Wämeübertragung

5 7.9 Wämeübertragung

6 7.10 Wärmeisolation – U-Wert
Ergebnis: Ist Ta geringer als die Innentemperatur des Hauses, verringert sich Q1 nach dem 2. HS der Wärmelehre. Die Temperatur im Raum bleibt konstant, wenn diese Heizleistung aufgebracht wird. 7.9 Wämeübertragung

7 Wovon hängt der Wärmebedarf ab?
P ~ Ti – Ta Temperaturdifferenz P ~ A Fläche des umschließenden Körpers P ~ U materialabhängiger Proportionalitätsfaktor Einheit des U-Wertes: Der U-Wert gibt die Wärmemenge an, die in einer Sekunde durch einen Quadratmeter bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin abfließt. In der Praxis verwendet man den Wärmeleitwert: λ ... Wärmeleitfähigkeit [λ] = d ... Dicke des Materials 7.9 Wämeübertragung

8 Beispiel: Berechne den Wärmebedarf für eine quaderförmige Baubaracke!
a = 4 m; b = 2,5 m; c = 2,5 m U = 0,7 W/m²K Schätze ΔT ≈ 17K Schätze die Stromkosten in einem Monat! Lösung: A = 2·4·2,5 + 2 ·4 ·2,5 + 2 ·2,5 ·2,5 = 52,5 m² P = 0,7 · 52,5 · 17 = 625 W Stromkosten: W = P·t W = 0,625 kW · 24 h · 30 = 449,8 kWh 1 kWh kostet ca. 0,14 € Kosten = 62,97 € 7.9 Wämeübertragung

9 Freiwillige Hausübung:
Stelle in Excel den Wärmebedarf in Abhängigkeit von der Außentemperatur dar! Welche Konsequenzen hat der Wärmebedarf für Bauten? P = U · A · T (1) U – Wert soll möglichst klein sein (2) A ( Außenfläche soll möglichst klein sein ( Wohnblock, Reihenhaus günstiger!!) (3) T Raumtemperatur nicht zu hoch wählen. Heizkessel sollte nicht mit Teillast gefahren werden. 7.9 Wämeübertragung

10 Experimentelle Bestimmung von U:
2 Modellhäuschen eines aus Spanplatten, zweites aus Spanplatten mit Styropor bedeckt. (Würfel mit der Kantenlänge 30 cm = 0,3 m) Glühlampe im Innern brennt. P = 40 W Es wird die Temperatur gemessen, bis sie nicht mehr steigt. Ist der Sättigungswert erreicht, bedeutet dies, dass so viel Heizenergie nach außen abgegeben wird, wie die Glühlampen liefern. Die Temperaturdifferenz zwischen außen und innen kann gemessen werden. USpanplatte = … UStyrop+Spanpl = … 7.9 Wämeübertragung

11 Bei der braunen Kurve kann man annähernd von Sättigungswert sprechen.
ΔT = 41° – 21° = 20°C = 20K (wegen Differenz) Für die Spanplatte (8mm) 7.9 Wämeübertragung

12 Wärmebedarfsberechnung
Führe eine Wärmebedarfsberechnung für ein Modellhaus durch. Waermebed.xls 7.9 Wämeübertragung

13 Osten Norden Süden 7.9 Wämeübertragung

14 Empfehlung Vlbg. Energie-sparhaus
U-Werttabelle früher : k-Wert Bauteil Wärme-schutz ÖN B 8110 Wärme-schutz nach TV (1998) Empfehlung Vlbg. Energie-sparhaus Kellerdecke 0,6 0,40 0,3 Außendecke 0,25 0,2 Innendecke Außenwand 0,7 0,35 0,3; 0,2 Innenwand gegen unbeheizt 0,9 0,4 0,5 Fenster 2,5 1,8 1,6 7.9 Wämeübertragung

15 Reflexion zur Wärmebedarfs-berechnung
7.9 Wämeübertragung

16 Mehrschichtige Bauteile:
Ti … Temperatur innen ΔTi … Wärmeübergang innen ΔT1 …Temperaturdifferenz Schicht1 ΔT2 …Temperaturdifferenz Schicht1 ΔTa …Wärmeübergang außen Ta … Temperatur außen T1 T2 Ti Ta Ta T = T1 + T2 Die Wärmeübergänge vernachlässigen wir. oder mit den Wärmeleitfähigkeiten: 7.9 Wämeübertragung

17 Die exakte Formel lautet:
U-Wert bei mehrschichtigen Bauteilen i = 8 Wm-2K Wärmeübergangszahl innen a = 25 Wm-2K Wärmeübergangszahl außen Rechenbeispiel: Schuldach: 30 cm Beton, 8 cm Styropor, 10 cm Steinwolle Fläche ca. 70 m x 30 m Berechne U! 7.9 Wämeübertragung

18 7.11 Wert der Energie Arbeite im Buch BW RG6 S 18 – 20 durch!
Was ist Primärenergie, Sekundärenergie, Nutzenergie? Aufgaben A1 und A2 Seite 18. Erneuerbare Energieformen. Vorräte an fossilen Energieträgern. CO2 - Problematik 7.9 Wämeübertragung

19 7.11 Wert der Energie Arbeite im Buch BW RG6 S 18 – 20 durch!
Primärenergie Energie- oder Energieträger, die keiner technischen Umwandlung unterworfen wurden, d. h. Energieträger, wie sie in der Natur vorkommen: Steinkohle, Braunkohle, Brennholz, Brenntorf, Erdöl, Naturgas, Uran. Außerdem werden in einer Energiebilanz Wasserkraft und Müll als Primärenergieträger behandelt, wenn sie zur Stromerzeugung verwendet werden. Sekundär- oder abgeleitete Energie Energie oder Energieträger, die aus der Umwandlung von Primärenergie oder aus anderer Sekundärenergie gewonnen wurden. Zu Sekundärenergieträgern zählen somit Steinkohlenkoks und -briketts, Braunkohleschwelkoks, Braunkohlenbriketts, Motoren-, Flug- und Rohbenzin, Petroleum, Diesel- und Flugturbinenkraftstoff, Heizöle, Flüssiggas, Kokerei- und Gichtgas, elektrische Energie und Fernwärme. Nutzenergie Energie, die dem Verbraucher als Licht, Kraft, Wärme, Kälte, Schall usw. dient. 7.9 Wämeübertragung

20 7.9 Wämeübertragung