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Messung der Aufheizdauer an einer Südfassade 2017

Ziel der messtechnischen Untersuchung war Aufheizdauer an einer Südfassade aus einem Mauerwerk mit 25 cm Langlochziegel und Zementkratzputz und innen Kalkputz festzustellen. Das Gebäude befindet 300 m über dem Meerspiegel. Die Messung erfolgte am 18.6., 1.8., 2.8., 8.9., 9.9. und am 27. 9. 2017.
Es wurde Messpunkte bestimmt, die sich innen und außen gegenüber befinden. Der Messpunkt außen in einer Höhe von 1,6 m entspricht 0,9 m innen und der Messpunkt 3,2 m entspricht 2,5 m innen.

Messung der Aufheizdauer an einer Südfassade.

Auswertung

Es wurde innen die Oberflächentemperatur an der Südfassade in einer Höhe von 0,9 m und 2,5 m über den Fußboden gemessen. Die Änderungen der Oberflächentemperaturen sowohl oben und unten verhalten sich etwa gleich.

Die zeitliche Verzögerung, bis die Wärme von der Außenseite bis nach innen gelangt, liegt zwischen 5 bis 8 Stunden und es ergibt sich eine durchschnittliche Verzögerung von circa 7 Stunden. Dies ist nicht mit der Auskühlkennzeit zuwechseln, welche einen unteren Grenzwert für Außenmauern von Wohnräumen von z = 36 Stunden haben sollte. Energetisch ist dieses Mauerwerk in der kalten Jahreszeit bei wenig Sonnenschein nicht gut. Während der Übergangszeit und bei Sonnenschein gibt die Innenfläche dieser Außenwand über mehrere Stunden Wärme an die Raumluft ab. Der Ueff.-Wert dieser Wandkonstruktion auf der Südseite liegt bei etwa 0,5 W/m2K.

Die höhere innere Oberflächentemperatur durch die eingespeicherte Sonnenwärme hält etwa 5,5 bis 6 Std. an. Es kommt zu einer Temperaturerhöhung an der inneren Wandoberfläche von 5 bis 7,5 K. Die höchsten inneren Oberflächentemperaturen liegen am Nachmittag bis zum Abend vor. In der Nacht sinkt die Oberflächentemperatur wieder ab. Die Raumtemperatur verändert sich zwischen 2 bis 3 K.

Die Oberflächentemperatur an der Fassadenoberfläche steigt an bewölkten Tagen um etwa 25 K an und erreicht eine Oberflächentemperatur von circa 40 °C. An leicht bewölkten Tagen beträgt der Anstieg bis zu 35 K und erreicht eine Oberflächentemperatur von fasst 45 °C. Die höchste Oberflächentemperatur wurde mit 54 °C bei wolkenlosem Himmel und einer Lufttemperatur von 32 °C gemessen.

Der Unterschied auf die Oberflächentemperatur der Fassade zwischen Sonnenschein und starker Bewölkung ist deutlich zu erkennen. Bei wolkenlosem Himmel beträgt die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur und Lufttemperatur 22 K bei leichter und mittlerer Bewölkung etwa 20 K und starker Bewölkung etwa 10 K.

Obwohl sich die Fassadenfläche seit einer Stunde im Schatten befindet, kann sich die Oberflächentemperatur durch indirekte Sonneneinstrahlung noch erhöhen, wie es am 17.6. um 17.30 Uhr beobachtet wurde. Dieser Sachverhalt muss durch weitere Messungen überprüft werden.

Die Dauer der Erhöhung der Oberflächentemperatur an der Fassade hängt von Sonnenscheindauer (Tageszeit) ab.

Am 18.6. um 22 Uhr beträgt die Differenz zwischen Oberflächentemperatur und Lufttemperatur 2,5 K, am 8.9. 1,5 K und am 27.9. etwa 0 K. Da am 18.6. um 22 Uhr war der Himmel bewölkt und es erfolgte kein mittelbarer Strahlungsaustausch mit dem Nachthimmel. Die wenigen Messungen liefern keine genaue Aussage.

Die Oberflächentemperatur am äußeren Messpunkt in einer Höhe von 1,6 m ist an zwei Messtagen gering höher als oben. Diese Situation liegt bei einer hohen Lufttemperatur und langer Sonnenscheindauer vor. Hier dürfte die hohe Temperatur der Steinplatten des Weges am Gebäude verantwortlich sein. Die Entfernung des unteren Messpunktes zur Oberfläche der Wegplatten aus Stein ist geringer, was sich auf einen günstigeren Wärmeaustausch durch den Strahlungsaustausch und Thermik auswirken dürfte. Bei dem oberen Messpunkt hat der Wind (Konvektion) einen Einfluss ebenso erfolgt der Strahlungsaustausch mit der Umgebung. Diese haben einen größeren temperatursenkenden Einfluss als am unteren Messpunkt am Mauerwerk, welches im Strahlungsaustausch mit dem aufgeheizten Wegplatten steht. Einen Einfluss auf die Temperatur auf der Innenseite konnte nicht festgestellt werden.

Die Temperatur der Oberfläche der Steinplatten des Weges ist vom Sonnenstand, der direkten Sonnenbestrahlung und der Lufttemperatur abhängig. Ebenso ist hier ein größerer Einfluss auf die Oberflächentemperatur durch den Bewölkungsgrades festzustellen als bei der Fassadenfläche.

Messprotokoll

Datum

Uhrzeit

Außen

Innen

Bemerkung

Luft-T

°C

LF

%

Boden-

T °C

Of.-T

1,6 m

Of-T

3,2 m

Luft-T

°C

LF

%

Of-T

0,9 m

Of-T

2,5 m

18.06.17 / 8.25

16,3

80

20

15,5

16

19,3

72,9

18

18,5

wolkenlos, beginn Sonne

9.00

16,5

81

18

15,5

15,5

19,3

72,6

18

18

stark bewölkt

11.00

20,6

67,8

34

30,5

30

20,6

65

 

 

leicht bewölkt

13.00

24,2

56,0

43

39,5

38,5

20,6

67.6

18,5

19.5

leicht bewölkt Wind 2

14.00

24,8

57,9

45

40,5

39,5

20,9

68,4

19,5

20

bewölkt Wind 2

15.00

25,2

57,3

39,5

35,5

35,5

21,1

68,1

20

20,5

stark bewölkt keine Sonne

16.30

23

69,9

33,5

31

31

21,3

69,4

21,5

22

beginn Schatten

17.30

26,2

61

39,5

34,5

34

21,9

68,8

22,5

23

wolkig

19.30

23,9

65

32

28,5

28,5

22,4

68,6

23

23,5

stark bewölkt

22.00

19,6

86

24,5

22

22

22,4

72

23,5

24

bewölkt

01.08.17/15.15

31,6

54

57

54

53

25,4

71

28

29

wolkenlos

17.00

33

46

56

47,5

45,5

26,7

66,8

29,5

31

ab 17.00 Schatten

19.00

27,2

72,4

39

34,5

34,5

27,7

66

31

32

kl. Fenster offen, leichter Wind

23.00

23,8

79,7

31,5

27,5

27

26,3

68

30

31

02.08.17/8.00

23,6

72,5

27

22,5

22

25,3

67

26

27

kl. F. offen, beginn Sonne

08.09.17/9.00

12,9

91,7

11,5*

16,5

16

18,3

70

15

15,5

wolkenlos, *Schatten

10.00

14,5

80,1

17

25,5

24

19

65,2

15

15

wenig Sonne

12.00

19,5

59

31

39,5

38

18,7

68,8

15,5

15

Dunstwolken

14.00

21

55

33

40,5

39,5

19,3

66,8

17,5

18

bewölkt

17.00

21

52

33

37

36

20,5

66

20,5

21

bewölkt

20.00

14,7

82

20,5

18,8

18

20,2

69,7

22,5

22

heiter

22.00

13,5

82,3

16,5

15

15

20,2

72,5

22

21,5

heiter

09.09.17/9.00

17

72

15

20,5

20

19,3

73

17,5

17,5

heiter

12.00

23,5

61

31

39

37,5

19,9

68

17,5

18

leicht bewölkt /14.00 stark

17.00

24

74

29,5

31,5

31

22,1

67

24

24,5

stark bewölkt

20.00

20,6

81

24,5

24,5

24

21,2

77

22,5

23

stark bewölkt

27.09.17/9.30

10.5

83

10*

8

17

17,5

67

15

15,5

wolkenlos, *Schatten

10.15

12,6

74

11*

23,5

25

18,2

67

15

15

wolkenlos, *Schatten

12.00

16,5

60

21*

39,5

39

18,1

67

14,5

15,5

wolkenlos, *Schatten

13.00

19,8

52

28

43

42,5

18

62

15

16,5

wolkenlos

14.00

20,7

47

31

44,5

44

18,7

67

16,5

17,5

leicht bewölkt

16.00

20,1

47

32,5

40

39,5

19,3

68

18,5

20

leicht bewölkt

17.15

18,6

47

25,5*

31

32

19,3

67,4

20,5

22

leicht bewölkt, *Schatten

18.00

16.9

54

21,5

24

25

19,2

67,9

20,5

22

alles Schatten

21.30

12,3

62

14,5

13,5

14

19,3

69,7

20,5

21,5

wolkenlos

23.00

11

74

13

11

11,5

19,5

72

20,5

21

wolkenlos, (WDVS 4°C)

28.09.17/9.30

8,9

75

8*

6*

12,5

18,9

69

15,5

16

wolkenlos, *Schatten

Abkürzung:
Luft-T = Lufttemperatur
LF = Luftfeuchtigkeit
Boden-T = Bodentemperatur
Of-T = Oberflächentemperatur

Meßgerät:
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 1µm, VOLTCRAFT ®



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Quelle: Unbekannt von 5.5.2008
in Artkel einarbeiten
U – WERT UND AUSKÜHLKENNZEIT (Ö - NORM B 8110), INKLUSIVE WÄRME- SPEICHERUNGSZAHL UND ANZAHL HALBWERTSDICKEN SOWIE GRAUENERGIE - FUNKTIONSEINHEIT VON BAUTEILEN

Die Berechnung des U – Wertes [W/(m2 . K)] ist allgemein bekannt. Es können die nach EN ISO 6946 gültigen Wärmeübergangswiderstände (Rsi, Rse) eingegeben, oder hierzu individuelle Werte festgelegt werden. Eine Datenbank liefert die benötigten Kennwerte einer grösseren Zahl von Materialien. Diese sind zur besseren Übersicht so weit als möglich „funktions – gegliedert“ aufgeführt. Daneben können stets auch individuelle Materialien eingegeben, oder vorgegebene in der Spanne ± 30% abgeändert werden.

Die Eingabe der Materialien hat in diesem Programm stets <von warmseitig nach kaltseitig> zu erfolgen.

Die Berechnung der Auskühlkennzeit (z) [h] basiert auf der Wärmespeicherungszahl W [Wh/(m2 . K)], geteilt durch U [W/(m2 . K)] – bzw. multipliziert mit dem Wärmedurchgangswiderstand [(m2 . K)/W] der Konstruktion.

Die Wärmespeicherungszahl (W) kann für mehrschichtige Bauteile geschrieben werden als:

W = U . {d1 . ρ1 . c1 . [Rse + d1 / (2 . λ1)] + d2 . ρ2 . c2 . [Rse + (d1/λ1+ d2 / (2 . λ2)] + ....
.... dn
. ρn . cn . [Rse + (d1/λ1+ .... +dn-1/λn-1 + dn / (2 . λn)]}

(Im erwähnten PCE – Onlineprogramm Nr. 8 wird der Kennwert (W) mit einem Rse = Null ermittelt)

Der gesuchte Wert (z) entspricht somit gerade obigem {KLAMMERAUSDRUCK} [h], wenn darin für c die Dimension Wh/(kg . K) eingesetzt wird.

Hinweis:
Mit Rücksicht auf die bei U – Wert – Berechnungen übliche Schrittfolge „von warm nach kalt“ wird diese Eingaberegel hier auch für die Ermittlung der Wärmespeicherungszahl (W) beibehalten – obwohl die Addierung gemäss Formelansatz von „kalt(1) nach warm(n)“ zu erfolgen hat. Die Umstellung findet innerhalb des Programms automatisch statt. Im Gegensatz dazu muss bei Programm Nr. 8 tatsächlich von „kalt nach warm“ aufgelistet werden.

Für die Ermittlung der Anzahl Halbwertsdicken (n) gilt: n ~ 1.443 . ln {1.85 [0.6931 × (W / U)] ½ }

Die Berechnung der Grauenergie – Funktionseinheit [MJ/(m2 . K)] eines Bauteils erfolgt zunächst durch Ermittlung der spezifischen Energieinhalte der einzelnen Materialschichten. Dabei sind diese als Trag - (bzw. Rohbau-) Schichten (T) mit Einheits – Gebrauchsdauer (n = 1) definiert. Bei mehreren „Tragschichten“ (T) müssen diese einander unmittelbar folgen. Die übrigen Materialien sind „Belagsschichten“ (B) und erfahren die individuelle Zuordnung je eines „Zeitquotienten“ (mi/n ≤ n).

Bei der Hochrechnung der spezifischen Grauenergie – Inhalte je Material auf den einheitlichen Bezugshorizont (n) kann durch Vorgabe entsprechender Werte auch die zeitliche „Fälligkeit“ durch Abzinsung (sz %), und eine allfällige Wertigkeitszunahme (w %) für Grauenergie berücksichtigt werden. In Gegensatz zu Programm Nr. 13: <Ökologischer Nutzwert von FOAMGLAS – Kompaktdächern> ist beim hier nach Berechnungsmodell <ecoinvent> ermittelten Grauenergie – Inhalt der Anteil aus Entsorgung schon eingerechnet.