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Messung der Temperaturstrahlung an einem Dach bei einem Wohngebäude

Es wurden die Temperaturstrahlung an einem Dach mit circa 45° gemessen. Die Dachfläche aus Biberschwanz befindet sich auf der Nordwestseite und wird nur kurzzeitig an den Nachmittagstunden von der Sonne beschienen. Der Schichtaufbau besteht von außen in Richtung innen aus Bieberschwanz, Unterspanbahn, etwa 10-12 cm Hinterlüftung, Sparschalung, Kalkputz, 4 cm Mineraldämmung, Dampfbremse und Gipskartonbauplatte. Der Innenraum ist nicht beheizt und wird über die Innenwand temperiert. Die Innentemperatur während der Messung liegt zwischen 10 bis 15 °C. Durch den Hinterlüftung zwischen den Sparren liegt nur ein geringer Wärmestrom von innen auf Dachfläche vor. Ebenso ist die Wärmespeicherfähigkeit der Dachsteine relativ gering.
Richtungsabhängige Strahlungscharakteristiken an Hauswände im Hinblick auf Energieeinsparung wurde in der Studie von G. FINGER 1979 untersucht.[1] In dieser Studie werden alle wichtigen Einflussfaktoren bezüglich der IR-Strahlung behandelt.

Richtung der Messung

Messung mit Mini Flash Infrarot-Thermometer

Datum
 
Uhrzeit
 
Wetter
 
Außen-
temperatur
Strahlung
oben (A)
Strahlung
90° (B)
Oberflächen-
strahlung (D)
Strahlung
waagerecht (C)
29.10.2014 8.15 wolkenlos 4°C Lo -21 1,8 2,2
9.45 wolkenlos Lo -20 4 6,3
12.00 bewölkt Lo -9 8,8 5,7
16.15 wolkenlos -21 -15 9,9 5,4
30.10.2014 8.00 Nieselregen 7 7 7,5 7,3
13.00 stark bewölkt 8,5 9 12,8 10,7
16.30 stark bewölkt 7,8 8,5 11 9,1
31.10.2014 8.00 bewölkt -2,5 4,4 10 10,5
17.00 bewölkt -3,5 1 13 12
02.11.2014 8.30 heiter -14 -9 6,7 9
11.00 wolkenlos -11 -3 11 11
18.00 wolken -11 -7,5 11,5 10,8
03.11.2014 8.00 leicht bewölkt 11°C -13 -9 8 9,8
12.00 leicht bewölkt 18°C -11 -4 16,3 17
16.30 leicht bewölkt -10 -2 13,8 13
04.11.2014 8.00 bewölkt 9°C 3 3,3 8 7,1
12.00 bewölkt 4,5 5,4 15,3 11,8
16.30 stark bewölkt 3,9 5 12 10,8
06.11.2014 8.15 Nieselregen 8°C 3 4 7,8 5,8
14.00 bewölkt -2,5 0 13 8
16.00 stark bewölkt -0,8 3 10,7 9,1
07.11.2014 8.00 wolkenlos Lo -21 -0,5 -2
10.30 wolkenlos Lo -17 4,2 6,6
14.00 leicht bewölkt -2 -10 8 5,6
17.30 bewölkt 4,5 5,3 8,5 7,5
08.11.2014 8.00 heiter 4°C -19 -13 3,3 4,5
13.30 stark bewölkt 5 6,2 14 12,2
17.30 wolkenlos -19 -16 7,8 5,8
22.30 wolkenlos -21 -15 2 2
09.11.2014 8.00 leicht bewölkt Lo -10 2,4 1,1
11.00 heiter -17 -12 5,5 5,5
13.00 heiter -18 -11 8 9,1
19.00 heiter -15 -7,8 4 4,4
10.11.2014 8.00 leicht bewölkt 3°C -15 -11 1,3 2
10.30 bewölkt
18.00 Nieselregen 4,2 5,8 9,7 8,9
11.11.2014 8.00 leicht bewölkt 3°C -14 -8 1,8 1,1
10.30 bewölkt -12 -7,7 7,5 6,9
13.00 bewölkt -14 -7 11 10,4
17.00 bewölkt -11 -2 9,6 7,4
12.11.2014 8.15 Nebel 9°C 8 8,2 9 8,5
11.00 Nebel 8,5 8,7 10,5 8,8
14.00 stark bewölkt 9°C 8,4 9 13 10,9
13.11.2014 8.00 Nieselregen 9°C 7,9 8,3 9 8,9
16.30 stark bewölkt 10°C 7 7,6 10,2 9,4
14.11.2014 8.00 stark bewölkt 9°C 7,5 8 10 9,6
11.00 wolkenlos 13°C -15 -8 11,3 11,5
13.30 leicht bewölkt -14 -4 13 11
17.00 wolkenlos 9°C -16 -12 8,9 7,2
21.00 leicht bewölkt -15 -10 7 7,1
15.11.2014 8.00 stark bewölkt 10°C 7,1 7,5 10,4 9,5
14.00 leicht bewölkt -13 -3 14 9,8
18.00 leicht bewölkt -15 -10 8 8,3
16.11.2014 8.00 stark bewölkt 9°C 6,8 7,2 8,7 8,8
17.11.2014 8.00 leicht bewölkt 4°C -21 -14 -1,5 1,5
12.00 leicht bewölkt -19 -10 7,3 8,5
18.00 leicht bewölkt 9°C -1 3,2 9,3 9,4
18.11.2014 8.00 stark bewölkt 7°C 6,6 6,8 8,2 7,8
14.00 stark bewölkt 5,6 6,7 7,7 7,6
19.11.2014 9.00 Nieselregen 5°C 3,5 2,8 5,3 4,6
15.00 Nieselregen 3,2 3,8 5,6 4,9
19.00 Nieselregen 3,4 4,1 5,1 5,1
20.11.2014 8.00 Nieselregen 4,1 4,3 5,5 5,1
11.00 Nieselregen 3,5 4 6,8 5,6
21.11.2014 8.00 bewölkt 5°C 1,1 2 5,6 4,6
12.00 wolkenlos Lo -15 6,7 3,9
14.00 bewölkt -8,1 -2,9 8,6 5
18.00 bewölkt 1,3 2,5 6,2 5,6
22.11.2014 8.00 leicht bewölkt Lo -14 2,4 1,6
17.00 wolkenlos -19 -10 5,5 3,1
20.30 wolkenlos -18 -13 1,9 1,7
23.11.2014 12.00 wolkenlos -16 -10 6,2 10,4
17.30 wolkenlos -15 -7 7,2 6,4
24.11.2014 8.00 Nieselregen 8,9 5 6,9 6,9
12.00 Nieselregen 4,1 3 8,4 8,1
21.00 wolkenlos -21 -12 0,8 1
25.11.2014 8.00 stark bewölkt 2°C 0,4 2,4 1,4 2,8

Für Anzeige "Lo" auf den Meßgeräten wird fü die durchschnittliche Temperatur -22 °C angenommen. Die tatsächliche Temperatur konnte nicht erfasst werden. Daher werden die Durchschnittswerte mit dem Wert "Lo" mit < angegeben.

Zusammenfassung durchschnittlichen Temperaturen [°C]

Datum
 
Wetter
 
Strahlung
90° (B)
Oberflächen-
strahlung (D)
Strahlung
waagerecht (C)
Zeitraum
von
29.10.2014
bis
25.11.2014
Nebel 8,3 9,8 8,7
Nieselregen 4 6,9 6,4
stark bewölkt 5,7 10,7 7,0
bewölkt -4,7 9,7 8,1
leicht bewölkt -15 7,4 7,1
heiter < -16,6 5,5 6,5
wolkenlos < -18,6 4,5 5,2

Messung mit Infrarot-Thermometer IR-340

Datum
 
Uhrzeit
 
Wetter
 
Außen-
temperatur
Strahlung
oben (A)
Strahlung
90° (B)
Oberflächen-
strahlung (D)
Strahlung
waagerecht (C)
29.10.2014 8.15 wolkenlos 4°C Lo Lo -1,5 0,0
9.45 wolkenlos Lo Lo 2,0 8,0
12.00 bewölkt Lo -20 6,5 8,0
16.15 wolkenlos Lo Lo 7,0 4,5
30.10.2014 8.00 Nieselregen 4,5 4,5 6,0 5,5
13.00 stark bewölkt 6,0 7,0 11,0 10,5
16.30 stark bewölkt 5,5 5,5 9,5 8,5
31.10.2014 8.00 bewölkt -7,5 2,0 8,5 9,5
17.00 bewölkt -10,0 -5,0 11,5 11,5
02.11.2014 8.30 heiter Lo -19,5 4,5 7,5
11.00 wolkenlos -21,5 -14,0 8,5 15,5
18.00 wolken Lo -10,5 9,5 11,5
03.11.2014 8.00 leicht bewölkt 11°C Lo -20,0 6,5 8,0
12.00 leicht bewölkt 18°C -21,5 -13,0 15,5 19,5
16.30 leicht bewölkt -20,0 -8,0 12,5 13,0
04.11.2014 8.00 bewölkt 9°C -1,5 -1,5 5,5 7,5
12.00 bewölkt 0,5 2,0 14,0 12,5
16.30 stark bewölkt -1,0 1,0 10,0 10,5
06.11.2014 8.15 Nieselregen 8°C -1,0 0,5 6,0 7,0
14.00 bewölkt -15,0 -7,0 11,0 9,0
16.00 stark bewölkt -3,0 1,0 9,0 8,5
07.11.2014 8.00 wolkenlos Lo Lo -3,5 0,0
10.30 wolkenlos Lo Lo 1,5 8,5
14.00 leicht bewölkt Lo Lo 6 2,5
17.30 bewölkt 2,0 2,5 6,0 6,0
08.11.2014 8.00 heiter 4°C Lo Lo 1,0 4,0
13.30 stark bewölkt 1,5 2,5 12,5 11,5
17.30 wolkenlos Lo Lo 4,5 4,5
22.30 wolkenlos Lo Lo -1,5 0,5
09.11.2014 8.00 leicht bewölkt -20,0 -17,5 -2,0 1,5
11.00 heiter Lo Lo 2,5 7,5
13.00 heiter Lo Lo 5,0 9,0
19.00 heiter Lo -16,0 1,5 3,0
10.11.2014 8.00 leicht bewölkt 3°C Lo -20,0 -1,5 1,0
10.30 bewölkt
18.00 Nieselregen Lo -16,0 5,0 7,0
11.11.2014 8.00 leicht bewölkt 3°C Lo -14 -1,5 1,0
10.30 bewölkt Lo -16,0 5,0 6,0
13.00 bewölkt Lo -6,0 8,5 9,5
17.00 bewölkt -21,0 -5,0 7,5 8,0
12.11.2014 8.15 Nebel 9°C 6 6,5 7,5 7,0
11.00 Nebel 6,5 6,5 9,0 7,5
14.00 stark bewölkt 9°C 5,5 6,5 11,0 8,5
13.11.2014 8.00 Nieselregen 9°C 5,5 6,0 7,0 7,0
16.30 stark bewölkt 10°C 4,5 5,5 8,5 7,5
14.11.2014 8.00 stark bewölkt 9°C 5,0 6,0 8,0 8,5
11.00 wolkenlos 13°C Lo -17,0 10,0 14,0
13.30 leicht bewölkt Lo -17,0 11,5 12,0
17.00 wolkenlos 9°C Lo Lo 5,5 7,5
21.00 leicht bewölkt Lo -16,0 4,0 7,0
15.11.2014 8.00 stark bewölkt 10°C 5,0 5,5 8,5 8,0
14.00 leicht bewölkt Lo -16,5 14,0 12,0
18.00 leicht bewölkt Lo -20,5 5,5 7,0
16.11.2014 8.00 stark bewölkt 9°C 4,5 5,0 7,5 7,5
17.11.2014 8.00 leicht bewölkt 4°C Lo Lo -2,5 0,5
12.00 leicht bewölkt Lo Lo 5,0 10,5
18.00 leicht bewölkt 9°C -12,0 2,5 6,5 8,0
18.11.2014 8.00 stark bewölkt 7°C 4,5 4,5 6,0 6,0
14.00 stark bewölkt 3,5 4,5 6,0 6,0
19.11.2014 9.00 Nieselregen 5°C -1,0 -0,5 2,5 2,0
15.00 Nieselregen 1,0 0,5 3,0 2,5
19.00 Nieselregen -0,5 0,5 1,5 2,0
20.11.2014 8.00 Nieselregen 1,0 2,0 3,0 3,0
11.00 Nieselregen 1,5 2,0 5,0 4,5
21.11.2014 8.00 bewölkt 5°C -3,0 -2,0 3,0 3,0
12.00 wolkenlos Lo Lo 4,5 6,0
14.00 bewölkt -15,5 -7,0 7,0 4,5
18.00 bewölkt -0,5 0,5 5,5 5,5
22.11.2014 8.00 leichtbewölkt Lo Lo 0,0 0,5
17.00 wolkenlos Lo Lo 5,5 3,0
20.30 wolkenlos Lo Lo -0,5 2,0
23.11.2014 12.00 wolkenlos Lo -19,0 3,5 11,5
17.30 wolkenlos Lo -13,5 6,5 7,5
24.11.2014 8.00 Nieselregen -0,5 2,5 5,0 5,5
12.00 Nieselregen 1,5 3,0 8,5 8,0
21.00 wolkenlos Lo -19,0 -2,0 -1,5
25.11.2014 8.00 stark bewölkt 2°C -3,5 -1,5 -1,0 0,5

Für Anzeige "Lo" auf den Meßgeräten wird fü die durchschnittliche Temperatur -22 °C angenommen. Die tatsächliche Temperatur konnte nicht erfasst werden. Daher werden die Durchschnittswerte mit dem Wert "Lo" mit < angegeben.

Zusammenfassung durchschnittlichen Temperaturen [°C]

Datum
 
Wetter
 
Strahlung
90° (B)
Oberflächen-
strahlung (D)
Strahlung
waagerecht (C)
Zeitraum
von
29.10.2014
bis
25.11.2014
Nebel 6,5 8,3 7,3
Nieselregen 1,7 5,4 5,7
stark bewölkt 4,1 8,2 7,8
bewölkt -5,5 8,0 8,6
leicht bewölkt < -15,5 5,4 6,9
heiter < -19,6 2,7 5,4
wolkenlos < -21,2 3,7 6,6

Bei Nebel findet nur ein geringer Strahlenaustausch mit der Umgebung statt. Die Temperaturen der Umgebung, der Luft und der Oberfläche sind annähernd gleich. Je geringer die Bewölkung ist, so kleiner wird die gemessene IR-Strahlung 45° in Richtung Himmel. Noch größer ist der Temperaturunterschied in vertikale Richtung nach oben. Dagegen ist bei der horizontal gemessenen IR-Temperatur nur eine geringe Abweichung bei verschiedenen Witterungen feststellbar. Die Lufttemperatur während der Messerfassung in der Zeit vom 29.10. bis 28.11.2014 lag zwischen 3 bis 13 °C, mehrheitlich zwischen 4 und 9 °C.

Zusammenfassend:
Vertikale Gebäudeflächen unterliegen einer geringeren Abkühlung durch den Strahlungsaustausch. Bei horizontalen Flächen ist es umgekehrt. Flachdächer unterliegen einer höheren Abkühlung durch den Strahlungsaustausch als steile Dachneigungen. Ist eine energetische Ertüchtigung der Gebäudehülle vorgesehen, so ist die Dachfläche, vor allem das Flachdach, das dominierende Bauteil.

Weitere theoretischen Grundlagen zur IR-Strahlung und Wärmespeichern finden Sie unter:
- Thermografie
- instationären Wärmeströme an den Außenwänden
- Temperaturstrahlung
- Zur Physik und Mathematik globaler Klimamodelle von Prof. Dr. G. Gerlich
Die physikalischen Grundlagen des Treibhauseffektes und fiktiver Treibhauseffekte
Messung der IR-Temperatur an einer Kuppel

Technische Daten der IR-Thermometer:
Mini Flash Infrarot-Thermometer
Messbereich -22 bis 110°C, Genauigkeit +/- 5°C Anzeigeauflösung 0,1°C , Emissionsgrad 0,95 fest

Infrarot-Thermometer IR-340
Messbereich -2 bis 320°C, Genauigkeit +/- 2% oder +/- 2°C, Anzeigeauflösung 0,5°C , Emissionsgrad 0,95 fest, Spektrum 5 bis 14µm, VOLTCRAFT ®, Messungen ab 28.12.07

Literatur:
[1] Finger, G.; Kneubühl, F.; Thiebaud, F.; Zürcher, Ch.; Frank, Th.; Verbesserung des Energiehaushaltes von Gebäuden durch Verminderung der Wärmeabstrahlung von Fenstern und Fassaden., Schweizer Ingenieur und Architekt Sonderdruck Heft, Zürich 1979


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