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Aufteilung der wärmespeichernden Masse im Gebäude
BAU-Forum: Bauphysik

Aufteilung der wärmespeichernden Masse im Gebäude

Sehr geehrte Damen und Herren,
in welchem Verhältnis teilt sich die wärmespeichernde Masse in Wohngebäuden auf. Gemeint ist das Verhältnis zwischen Hülle (Wände, Dach, Bodenplatte) und Inhalt (Innenwände, Decken, Möbeln).
Vielen Dank
  • Name:
  • Jürgen Peters

  1. wirksame Speichermasse

    Foto von Bruno Stubenrauch, Dipl.-Ing. univ.

    Als wirksame Speichermasse wird bei Berechnungen nach der Energieeinsparverordnung nur eine Bauteilschicht von 10 cm angenommen. Bei massiven Wohngebäuden beträgt die innere wirksame Speichermasse, die von dieser Annahme profitiert, etwa 2/3 der gesamten Speichermasse.

  2. Es geht noch besser

    Bei Häusern, deren tragende Konstruktion aus Holz ist, sind die Verhältnisse noch wesentlich günstiger, weil Holz  -  bezogen auf das Gewicht  -  annähernd die doppelte Wärmespeicherungsfähigkeit hat als mineralische Baustoffe. Dass bei einer massiven Gebäudehülle nur 10 cm Materialstärke als Speichermasse angerechnet werden dürfen, ist eine der zweifelhaften und willkürlichen Merkwürdigkeiten der EnEVAbk.. Ich vermute, dass die EnEV als Normalfall eine Außendämmung beträchtlicher Stärke annimmt, die natürlich den solaren Energieeintrag weitgehend unterdrückt und deshalb nur noch diese geringe Mauerwerksschicht als Energiespeicher genehmigt. Reine Willkür also!

  3. größte wirksame Dicke

    Foto von Christoph Schwan

    Die willkürlich gesetzten 10 cm stehen so in der EN 832 und wurden in die DINAbk. V 4108-6 übernommen. Eigentlich müsste der Wert stark materialabhängig und zeitabhängig sein. Die wirksame Speicherfähigkeit wird nur im Zusammenhang mit der Ausnutzung solarer und interner Wärmegewinne gesehen. Die EN 832 spricht deshalb von einem angemessenen Zeitraum von 24 Stunden.
    @Herr Schwan: die von Ihnen vermutete EnEVAbk.-Logik ist tatsächlich vorhanden, in der DIN V 4108-6 steht: "Wärmespeichereinflüsse können in Bezug auf die Nutzung solarer Energie nur bis zu einer bestimmten Schichtdicke berücksichtigt werden, da beispielsweise Wärmedämmschichten dahinterliegende Speichermassen abschotten. "

  4. wirksame Dicke

    Foto von Jochen Ebel, Dipl.-Physiker

    @Herr Schwan, früher hatte ich Ihnen doch schon gezeigt, dass die zu berücksichtigen Speicherstärke je nach Material etwa zwischen 4 und 8 cm liegt. 10 cm sind also genaugenommen schon zu viel. (Also nichts mit "zweifelhaften und willkürlichen Merkwürdigkeiten der EnEVAbk."). Bei diesen 10 cm geht es um die innere Pufferwirkung für die Wärme (z.B. Solarstrahlung) im Laufe von 24 h. Es geht bei den Flächen, nur um die! Flächen, die mit Raumluft in Berührung kommen (Satz nach Gl. 69). Es ist also nichts falsch  -  auch mit der Abschirmung Herr Stubenrauch). Normung ist z.T. ein Kompromiss: den einen ist die EnEV schon jetzt zu umfangreich  -  die anderen wollen die 10 cm durch den zusätzlich zu berechnenden Wert ersetzen.
    Für die die Solareinstrahlung von außen usw. spielt über eine genügend lange Zeit (Monatsbilanz) die Speicherfähigkeit keine Rolle und braucht deshalb nicht berücksichtigt zu werden.
    Mit freundlichen Grüßen

  5. schon klar

    Foto von Jochen Ebel, Dipl.-Physiker

    @Herr Ebel: Die EnEVAbk. meint mit der Abschirmung durch Dämmschichten die Erwärmung von innen heraus, da es um die Aufnahme der durch Fenster einstrahlten Energie geht. Bei Estrichen ist deshalb an der Dämmschicht Schluss mit Speichern, bei kerngedämmtem Mauerwerk wird die innere Schale bis zur Dämmung oder bis 10 cm Dicke, je nachdem was früher eintritt, angesetzt. In diesem Sinn ist der Satz in DINAbk. V 4108-6 zu lesen und so hatte ich ihn auch verstanden. Unlogisch sind die 10 cm trotzdem, da m.E. die gesamte Masse speichert. Sie wird nur wegen des zeitlich und nominal begrenzten solaren Energieangebots nicht benötigt.

  6. 10 cm

    Foto von Jochen Ebel, Dipl.-Physiker

    Es geht um die Ausnutzung. Solange die Wärmeeinstrahlung (z.B. Solarstrahlung) kleiner ist als der laufende Verlust, wird die Wärmeeinstrahlung voll genutzt. Wenn die Wärmestrahlung den laufenden Verlust übersteigt, kann der übersteigende Anteil gespeichert werden und in Zeiten mit Unterdeckung genutzt werden. Die ganze Betrachtung ist nur für eine 24-h-Periode sinnvoll. Geht man davon aus, dass die anliegende Temperatur sinusförmig ist, entsteht eine abklingende Temperaturwelle in die Wand. Prinzipiell geht die Temperaturwelle beliebig weit mit ständig abnehmender Amplitude. Nimmt jetzt an, das (was natürlich praktisch unmöglich ist) eine bestimmte Schichtdicke gleichzeitig die Oberflächentemperatur annimmt, so kann man eine äquivalente Schichtdicke finden, wo der Wärmestrom praktisch und äquivalent gleich ist  -  und das sind die 4 bis 8 cm. Und in den gewählten Dicke wird eben das Abklingen nicht berücksichtigt.

  7. 24 Stunden

    Die Annahme, dass hier lediglich ein 24  -  Stundenzeitraum zu betrachten sei, ist natürlich reine Willkür und hat mit den tatsächlichen Abläufen im jahreszeitlich sehr verschiedenen Tag  -  Nacht  -  Rhythmus nichts zu tun. Wo bleibt die Berücksichtigung der unterschiedlichen Wetterverhältnisse, wo wird berücksichtigt, dass die Strahlungsbilanz an Gebäudeoberflächen gravierend unterschiedlich ist, je nachdem, ob der Himmel bedeckt ist oder sternenklar, wo wird der immense Unterschied im konvektiven Bereich, der von der Lufttemperatur und der Windgeschwindigkeit bestimmt ist berücksichtigt? Wo wird berücksichtigt, dass Mauerwerk auch kurzwelliges Licht hohen Energiegehalts absorbiert, aber nur langwelliges Licht geringen Energiegehalts emmittiert? Warum hat eine Maus im Winter kaum eine Überlebenschance, wenn sie nichts zu fressen findet, während ein Elefant sogar bei strenger Kälte noch ein Kühlungsproblem hat. Hängt das nicht etwa mit der Wärmespeicherung und den Speichermassen zusammen. Lieber Herr Ebel, bei aller Wertschätzung  -  das was Sie hier verteten ist Humbug.

  8. Sturm im Innenraum?

    Foto von Jochen Ebel, Dipl.-Physiker

    Es geht nicht um das Außenwetter, sondern um die Ausnutzung im Innenraum  -  und da dürfte recht selten Sturm herrschen. Sie verwechseln in Ihrem Beitrag immer innen und außen. Sie schreiben von Gebäudeoberflächen  -  und die sind natürlich draußen. Aber es geht um die Innenflächen! Natürlich sind Wärmeüberschuss und Wärmeunterschuss nicht exakt sinusförmig, natürlich kann bei einem extremen Wetterunterschied an 2 aufeinanderfolgenden Tagen auch mal eine tiefere Speicherwirkung eine Rolle spielen (die äquivalente Dicke könnte dann mal Wurzel (2) oder 4. Wurzel (2), die Rechnung lohnt nicht), aber die Dicke ist sowieso zu hoch angesetzt  -  aber eine exakte Berechnung ist sowieso nicht möglich, da jeder Nutzer andere Angewohnheiten hat, wann er Überschussenergie weglüftet. Also ist die Festlegung nicht willkürlich, sondern ein Kompromiss  -  sicherlich dem einen zu gut, dem anderen zu schlecht.

  9. längerfristige Untersuchungen ...

    gab's afair etwa 1980 von den "fraunhofer'n" ... mit e. sehr nüchternen (oder
    ernüchternden?) Ergebnis ... zumal für hobbyburgenbauer.
    der hype um speichermassen scheint unberechtigt, wenn die alten Untersuchungen immer
    noch stimmen *g*, und wenn man von wenigen spezialfällen absieht (z.B. passiv"Heizung"
    durch direkt besonnte schwere Estriche  -  da sind zumindest 24 h als Puffer angenehm).

  10. Fraunhofer

    Bei der Gesellschaft, die den Namen dieses berühmten Forschers im Schild trägt, wäre ich deshalb immer skeptisch, wenn Forschungen veröffentlicht werden, weil es sich hier um ein Unternehmen handelt, das bezahlte Auftragsforschung betreibt. Es gilt daher rein vorsorglich sich an den Spruch zu erinnern :
    Wes Lied ich singe, des Brot ich esse. " Herr Sollacher, wären Sie bitte so freundlich, Ihren Beitrag zu erläutern. Ihre eigenartige literarische Form führt dazu, dass ich das nicht recht nachvollziehen kann.

  11. mein lieber schwan <img loading="lazy" src="/bilder/smilies/smile.png" title=":-)" alt=":-)" width="15" height="15">

    zufällig arbeitet mein Freund und mein neffe bei einem dieser institute. dort wurde mp3 entwickelt und erfunden! könnten sie mir vielleicht sagen, wer der Auftraggeber dafür war? die beiden wären auch dran interessiert für wen sie eigentlich arbeiten, und welche Lieder sie eigentlich singen sollten!?

  12. Ich rate allen an dieser Diskussion beteiligten, sich mal den Link anzusehen!

    Auch im Winter bewirkt die Wärmespeicherung ein ausgeglichenes Raumklima; starke Temperaturschwankungen der Raumluft durch wechselnde Belastung  -  schnelle Aufheizung bei Besonnung oder schnelle Auskühlung bei Fensterlüftung  -  werden vermieden. Im Hinblick auf die Energieeinsparung kann hierzu jedoch keine pauschale Aussage gemacht werden. Die stets dämpfende und verzögernde Wirkung der Außenwand und Speicherfähigkeit der Innenbauteile kann nur im Zusammenhang mit Nutzung, Art der Wärmedämmung und Regelung der Heizanlage gesehen werden.
    ________________________________________________
    Auszug aus der Diplomarbeit
    Technische Universität Berlin (TUB)
    IAIP, Fachgebiet Klimagrechtes Bauen
    Prof. Dipl. -Ing. Hasso Schreck, Fachbereich 21
    Berlin im Aril 1982

  13. Ran wie Blücher

    Ich ziehe hiermit meine pauschale Beurteilung der Fraunhofer Institute zurück und konzentriere sie auf das Institut in Holzkirchen, das sich vorwiegend mit bauphysikalischen Problemstellungen beschäftigt. Mir ist bekannt  -  die Quelle werde ich jedoch nicht nennen  -  dass der dortige Leiter persönlich "Forschungsaufträge" aquiriert. Das ist auch legitim für eine Einrichtung, die auf Einkünfte aus der Privatwirtschaft angewiesen ist. Von zweckfreier und wertneutraler Forschung würde ich hier jedoch nicht mehr sprechen. Ich musste in den vergangenen Monaten wegen einer Baustelle in Deining regelmäßig auch durch Holzkirchen fahren. Nicht ein einziges Mal ist mir da ein Engel oder jemand mit Heiligenschein begegnet. Es scheint sich auch dort um ganz normale Menschen zu handeln.
    Zu Herrn Jahn: Kann es sein, dass Sie sich meinen Auffassungen inzwischen etwas genähert haben? Der Verfasser der Diplomarbeit ist übrigens einer meiner besten Freunde. Er wird sich sicher freuen, dass er hier zitiert wird.
    Zu Herrn Ebel: Auch hier habe ich den Eindruck, dass Sie Ihren verhärteten Standpunkt abmildern und mehr und mehr zu einem "Sowohl alsauch" kommen. Sollte die hier geführte Diskussion doch noch ein allseits akzeptables Ergebnis haben können?

  14. Liedvorschlag

    Die Kleinschreibung des Wortes "sie" führt zu der Frage, für wen der Neffe und der Freund arbeiten und was sie singen sollen. Den Arbeitgeber werden die beiden schon kennen. Mein Liedvorschlag:
    Üb immer Treu und Redlichkeit, bis an Dein kühles Grab.
    Falls Sie mich gemeint haben: Ich arbeite für private Bauherren. Singen kann ich nur schlecht, daher habe ich mich auf den Kontrabass verlegt.

  15. die Amplitudendämpfung ...

    die Amplitudendämpfung wird von roggel u.a. als Beurteilungskriterium aufgeführt.
    werden die Werte bei stationären Bedingungen ermittelt, wird Wärme auch von
    innen zugeführt, nicht zuletzt: was bedeutet dieser Satz:
    "Infolge der Phasenverschiebung bei der Weitergabe der Maximaltemperatur im Bauteil fließt ein Teil der Wärmemenge bereits wieder an die inzwischen abgekühlte Außenluft zurück ("instationärer" Vorgang), sodass die Temperaturdifferenz der Bauteilaußenseite an der Bauteilinnenseite verringert auftritt, die Amplitude also gedämpft wird"?
    (entnommen aus u.g. Link)

  16. aha!

    wie ich mir gedacht habe, bleiben Fakten aus, wo kein Raum zur mystik vorhanden ist ;-)
    vermutlich ist auch in 100 Seiten Temperierungsvorschrift nichts fundamentales
    zu finden, wenn schon eine so einfache frage zu den von roggel zusammengetragenen
    und von steinzeitfans bemühten Grundlagen nicht beantwortbar ist.

  17. Wenn ich den Roggel richtig verstehe ...

    heißt das doch, dass ein Teil des solaren Zugewinns gar nicht im Raum angelangt, da die Außenwände ihre Energie ständig ungehindert an die Außenluft abgeben können und damit bei Bestrahlungsende die hohen Temperaturen der Außenhaut durch Konvektion und Strahlung schnell gesenkt werden.
    In diese Zusammenhang sollte man sich über die tatsächliche Bestrahlungsdauer Gedanken machen. Die maximal 6 bis 8 Stunden von Herrn Roggel gelten zwar für ein gesamtes Gebäude, für die Energie-Aufnahme/Abgabe ist jedoch die tatsächliche Besonnung eieiner Wand ausschlaggebend (Micro-Werte wie Strahlungeintrag durch den benachbarten Haselstrauch vernachlässigt). Und jetzt fängt das Drama doch an. Wir können doch nicht von dem Einzelhaus auf 'einer Warft ausgehen, sondern müssen an die gängige Wohnbebauung denken. Da gibt's morgens und abends Abschattungen durch Nachbargebäude und zu Mittag durch Nachbars Tanne. Ein Beispiel aus der Nordheide:
    Heute 24.09.02 9:00,10 °C: der ungedämmte Spitzbogen kriegt die ersten Strahlen ab. Ab 09:30 ist mit der ersten nutzbaren Strahlung auf 40 m² Fassade (Fensterfläche abgezogen) unter ungünstigen Winkeln zu rechnen. Um 12:00 ist's schon zappenduster auf der Ostseite, hier wird nur noch abgestrahlt. Vergleichbare Bedingungen haben wir auf der Westseite, geben wir uns also 5 h auf 40 m².
    ABER jetzt! Die Südseite! 9:30 bis 15:00. Das sind nochmal 5,5 h auf traurigen 21 m² (die störenden Südfenster!)
    Wir haben also ganz fürchterlich grob (immer die ganze, nicht nur die projizierte Fläche): Energie Eintrag: 7,5 h auf 40 m², und Austrag: 24 h über 126 m². Auf den Quadratmeter bezogen sind unsere Außenwände also nur ein Zehntel der Zeit in der sie Energie abgeben, mehr oder meist weniger intensiv von der Sonne beschienen.
    Das ganze wird noch viel gruseliger, wenn man den schrägen Einfall der Sonne einbezieht, also für die eingestrahlte Leistung nur noch die Fläche einer Wand berücksichtigt, die die Sonne "sieht", weil: Abstrahlung haben wir immer auf der gesamten Fläche. Und deshalb ist evtl. schon bei Einfallswinkeln ab 11:30 der Energie-Austrag einer Ostwand größer als der Gewinn. (Ich rechne hier frecher Weise auch mal nichts vor [mir fehlen die Sonnenwinkel]).

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