Entwicklung und Optimierung einer Gebäudeheizung ... - Hc-solar.de

2.1.2 Stoffwerte der Baumaterialien
Die Mauern der fast ausschließlich in traditioneller Bauart gebauten Gebäude bestehen aus
Lehmziegeln, die mit Lehmmörtel verbunden werden. Die Lehmziegel haben die
Standardmaße 25 cm x 10 cm x 40 cm. Dadurch ergibt sich für die robuste Bauweise eine
Wanddicke von 40cm und für die einfache Bauweise eine Wanddicke von 25 cm.
Stoff Dichte in kg/m 3 Wärmeleitfähigkeit in W/mK
Massivlehm und Lehmformlinge 2000 0,93
Strohlehm 1500 0,7
Leichtlehm und Lehmwickel 1200 0,47
Leichtlehm 900 0,3
Leichtlehm 600 0,17
Tabelle 2-1: Stoffwerte von Lehm [Quelle: DIN 4108, August 1969]
Um die Wärmleitfähigkeit der Lehmziegel zu messen, wurde ein einfacher Messstand
entworfen. Ein isolierter Kasten mit 5 L heißem Wasser wurde nach oben mit einem
Lehmziegel verschlossen und die Abkühlkurve des heißen Wassers mit einem Datenlogger
aufgezeichnet. Die aus den Messwerten resultierende Wärmeleitfähigkeit ergab sich zu 0,6
W/(mK). Über die Phasenverschiebung zwischen innerer und äußerer Oberflächentemperatur
wurde die Wärmekapazität der Lehmziegel zu 880 Ws/(kgK) und die Dichte zu 1600 kg/m³
bestimmt.
Der Fußboden besteht aus verdichtetem Lehm der mit einer Zementschicht versiegelt wird. In
öffentlichen Gebäuden wird der Boden des Öfteren auch verfliest.
Die Abdeckung der Gebäude erfolgt fast ausnahmslos mit verzinktem Wellblech. Um den
Wärmeschutz etwas zu verbessern wird bei öffentlichen Gebäuden eine Zwischendecke aus
Holz eingefügt.
2.1.3 Benutzerverhalten
Der Einfluss der Lüftung auf den Wärmebedarf ist sehr hoch. Generell ist der Wärmestrom
infolge des Luftaustausches mit der Umgebung eine Funktion des ausgetauschten Massenstromes
und der Temperaturdifferenz zwischen Außen- und Raumluft:
( T T )
̇ = ̇
(2.1)
Q
Luft
mLuft
⋅ c
p, Luft
⋅
Luft , innen
−
Luft,
aussen
In der Heizungstechnik wird der ausgetauschte Massenstrom üblicherweise über die Luftwechselzahl
ε bestimmt. Die Luftwechselzahl ε [1/h] gibt an, wie oft das Raumluftvolumen
innerhalb einer Stunde ausgetauscht wird.
( T T )
̇ (2.2)
Q
Luft
= ε ⋅VRaum
⋅ ρ
Luft
⋅ c
p, Luft
⋅
Luft,
innen
−
Luft , aussen
Die praktische Bestimmung der Luftwechselzahl ε ist schwierig. Es sind Grund- und
Stoßlüftung wirksam. Die Grundlüftung bezieht sich auf einen Luftaustausch über Fugen in
der Gebäudehülle. Als Stoßlüftung bezeichnet man die gezielte Lüftung durch die Bewohner.
Der Luftaustausch mit der Umgebung lässt sich nur schwer bestimmen, da die Strömung
durch Fugen und Fenster stark vom Winddruck abhängt. Der Winddruck ist als Funktion des
Strömungsfeldes sehr aufwendig zu berechnen.
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