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7.9 Wämeübertragung1 7.9 Wärmeübertragung E: Die Kügelchen fallen in der Reihenfolge: …. Wärme schreitet im Körper von Teilchen zu Teilchen fort. 7.9.1.

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1 7.9 Wämeübertragung1 7.9 Wärmeübertragung E: Die Kügelchen fallen in der Reihenfolge: …. Wärme schreitet im Körper von Teilchen zu Teilchen fort Wärmeleitung

2 7.9 Wämeübertragung2 Wärmeleitung  Gute Wärmeleiter: Metalle Anwendung: Kühlrippen, Kochtopf, Heizkörper aus Metall, …  Schlechte Wärmeleiter (Isolatoren): Holz, Stoffe, Kunststoffe, … Flüssigkeiten Gase Anwendung: Isolation

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

4 7.9 Wämeübertragung4 Breitet sich die Wärme ohne ein Medium aus, sprechen wir von Wärmestrahlung. Die Strahlung breitet sich geradlinig aus Wärmestrahlung E: Dunkle und raue Körper absorbieren mehr Wärme. Sie strahlen auch mehr Wärme ab als glatte und helle. Anwendung: Sonnekollektor, … Infrarotkamera Versuch: 2 Bleche werden mit einem Scheinwerfer angestrahlt

5 7.9 Wämeübertragung5

6 Wärmeisolation – U-Wert Ergebnis: Ist T a geringer als die Innentemperatur des Hauses, verringert sich Q 1 nach dem 2. HS der Wärmelehre. Die Temperatur im Raum bleibt konstant, wenn diese Heizleistung aufgebracht wird.

7 7.9 Wämeübertragung7 Wovon hängt der Wärmebedarf ab?  P ~ Ti – TaTemperaturdifferenz  P ~ AFläche des umschließenden Körpers  P ~ Umaterialabhängiger 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] = 1 d... Dicke des Materials

8 7.9 Wämeübertragung8 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 €

9 7.9 Wämeübertragung9 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.

10 7.9 Wämeübertragung10 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. U Spanplatte = … U Styrop+Spanpl = … Experimentelle Bestimmung von U:

11 7.9 Wämeübertragung11 Bei der braunen Kurve kann man annähernd von Sättigungswert sprechen. ΔT = 41° – 21° = 20°C = 20K (wegen Differenz) Für die Spanplatte (8mm)

12 7.9 Wämeübertragung12 Wärmebedarfsberechnung Führe eine Wärmebedarfsberechnung für ein Modellhaus durch. Waermebed.xls

13 7.9 Wämeübertragung13 Norden Osten Süden

14 7.9 Wämeübertragung14 U-Werttabelle früher : k-Wert Bauteil Wärme- schutz ÖN B 8110 Wärme- schutz nach TV (1998) Empfehlung Vlbg. Energie- sparhaus Kellerdecke0,60,400,3 Außendecke0,30,250,2 Innendecke0,6 Außenwand0,70,350,3; 0,2 Innenwand gegen unbeheizt0,90,40,5 Fenster2,51,81,6

15 7.9 Wämeübertragung15 Reflexion zur Wärmebedarfs- berechnung

16 7.9 Wämeübertragung16 Mehrschichtige Bauteile: T1T1 T2T2  Ta TiTi TiTi TaTa  T =  T 1 +  T 2 Ti … Temperatur innen ΔT i … Wärmeübergang innen ΔT 1 …Temperaturdifferenz Schicht1 ΔT 2 …Temperaturdifferenz Schicht1 ΔT a …Wärmeübergang außen T a … Temperatur außen Die Wärmeübergänge vernachlässigen wir. oder mit den Wärmeleitfähigkeiten:

17 7.9 Wämeübertragung17 Die exakte Formel lautet:  i = 8 Wm -2 K -1 Wärmeübergangszahl innen  a = 25 Wm -2 K -1 Wärmeübergangszahl außen U-Wert bei mehrschichtigen Bauteilen Rechenbeispiel: Schuldach: 30 cm Beton, 8 cm Styropor, 10 cm Steinwolle Fläche ca. 70 m x 30 m Berechne U!

18 7.9 Wämeübertragung 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. CO 2 - Problematik

19 7.9 Wämeübertragung 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.

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