5.1 Wärmedurchlass-koeffizient L
Die Wärmeleitfähigkeit l geht von einem 1 Meter dicken Körper aus. Eine solche Dicke tritt in der Praxis allerdings sehr selten auf, sondern dort sind Wände, Decken oder Fenster weit weniger stark. Es ist aus diesem Grund naheliegend, die Wärmeleitfähigkeit l auf die jeweilige Dicke d zu beziehen.
Diese Zahl wird Wärmedurchlass-koeffizient oder Wärmedurch-lasszahl L (sprich groß-Lamda) genannt.
Die Wärmedurchlasszahl L gibt die Wärmemenge in J (= Ws) bzw. Wh (= 3600 J) an, die in einer Sekunde bzw. 1 Stunde (= 3600 s) durch eine 1 m² große Schicht der Dicke d hindurchwandert, wenn der Temperaturunterschied der beiden Oberflächen 1 K beträgt.
Die entsprechende Formel heißt:
Beispiel:
Wie groß ist die Wärmedurch-lasszahla) einer 30 cm dicken Betonwand
b) einer 20 cm dicken Blockhauswand (Fichte)?
Wievielmal mehr Wärme geht durch die Betonwand hindurch im Vergleich zur Blockhauswand?
0,65 · x = 7
x = 7 : 0,65
x = 10,8, d. h. fast 11-mal so viel.
5.2 Wärmedurch-lasswiderstand R
Ein Bauteil kann hinsichtlich seiner Wärmedurchlässigkeit oder aber auch unter dem Gesichtspunkt seiner Wärmedämmfähigkeit bzw. seines Widerstandes gegen einen Wärmefluss betrachtet werden. Der Widerstand ist mathematisch der Reziprokwert (Kehrwert) der Durchlässigkeit. Das Verhältnis von Stoffschichtdicke d zur Wärmeleitfähigkeit l drückt somit den Wärmedurchlasswiderstand (Wärmedämmwert) aus.
Die Formel des Wärmedurch-lasswiderstandes lautet:
Ein 50 mm dickes Bauteil, z. B. Mineralwolle mit WLG 035, bietet einen kleineren Wärmedurchlass-widerstand als 200 mm; sie dämmen also weniger.
Die Dämmwirkung nimmt im selben Verhältnis zu, wie die Stoffschichtdicke größer wird (Abb. 5-2).
Beispiel:
Wie groß ist der Wärmedurchlass-widerstand R
- a) einer 30 cm dicken Betonwand
- b) einer 20 cm dicken Blockhauswand (Fichte)?
Wievielmal höher ist der Widerstand der Blockhauswand als der der Betonwand?
0,143 · x = 1,54
x = 1,54 : 0,143
x = 10,8, d. h. fast 11-mal so hoch.
5.2.1 Wärmedurchlasswiderstand mehrschichtiger Bauteile
Die wenigsten Bauteile bestehen nur aus einer Schicht. Deshalb muss der Gesamtwärmedurchlasswiderstand R von mehreren, hintereinander angeordneten Widerständen der Schichten errechnet werden.
Analog zur Reihenschaltung bzw. Hintereinanderschaltung von Widerständen in der Elektrotechnik werden auch in der Wärmetechnik die Widerstände der einzelnen Schichten addiert. Die Summe ergibt dann einen Gesamtwärmedurchlasswiderstand.
Es gilt:
d1, d2, d3, dn = Schichtdicken der 1., 2., 3., n. Schicht in m
l1, l2, l3, ln = Wärmeleitfähigkeit der 1., 2., 3., n. Schicht in W/m · K
R = Gesamtwärmedurchlass-widerstand in m² · K/W
In der DIN 4108 sowie im Altbau auch in der Energieeinsparverordnung EnEV von 2002 sind für Wände, Decken und Böden Mindestwärmedurchlasswiderstände angegeben, die bei jedem Bauvorhaben nachgewiesen werden müssen.
Mehrschichtige Wandaufbauten sind in Abb. 5-3 und 5-4 dargestellt.
Beispiele:
1.) Wie groß ist der Gesamtwärmedurchlasswiderstand R einer verputzten Ziegelwand?
Welche Dicke muss die Schreinerei als Dämmschicht aus Poly-styrol-Hartschaum (Styropor®) der WLG 035 einbauen?
5.2.2 Wärmedurchlasswiderstand von Luftschichten
Luft sorgt bekanntlich für eine ausgezeichnete Wärmedämmung, vorausgesetzt, sie „steht“, kann also nicht oder nur ganz gering-fügig zirkulieren (konvektieren). Es wird zwischen
• ruhenden Luftschichten
• schwach belüfteten und
• stark belüfteten Luftschichten
unterschieden. Der jeweilige Wärmedurchlasswiderstand nach DIN EN 6946 kann der Tab. 5-1 entnommen werden.
Unter einer ruhenden Luftschicht wird verstanden, dass sie weitestgehend von der Umgebung abgeschlossen ist, d. h., dass 500 mm² Belüftungsöffnungen pro laufendem Meter vertikalem Luftspalt bzw. 500 mm² Belüftungsöffnungen pro m² Oberfläche bei horizontaler Luftschicht nicht überschritten werden dürfen.
Als schwach belüftet gelten Luftschichten mit Lüftungsöffnungen zwischen 500 und 1500 mm² pro laufendem Meter Länge für vertikale Luftschichten bzw. zwischen 500 und 1500 mm² pro m² bei horizontalen Luftschichten. Hier werden die Werte nach Tab. 5-1 nur zur Hälfte angesetzt. In der Baupraxis sind schwach belüftete Luftschichten kaum anzutreffen.
Ist die Lüftungsöffnung über 1500 mm² pro laufenden Meter bei vertikalen Luftspalten bzw. über 1500 mm² pro m² Fläche bei horizontalen Luftschichten, so gilt dies als stark belüftete Luftschicht. Hierzu zählen beispielsweise die Belüftungsebenen bzw. Hinterlüftung unterhalb einer Dacheindeckung aus Dachziegeln und/oder der darunter liegenden unteren Belüftungsebene zwischen Dämmung und z. B. Unterspannbahn, wie es bei einem Kaltdach der Fall ist.
Kuno Schlatter
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