Aus welchen Gründen ist der Wärmeschutz ein wichtiger Aspekt für Gebäude?
Thermische und hygienische Behaglichkeit, Reduktion des Heizwärmebedarfs, Ressourcenschonung, Klimaschutz, Vermeidung von Bauschäden.
Wie groß etwa ist die Reichweite fossiler und nuklearer Energieträger? Und wie groß ist
vergleichsweise die Verfügbarkeit regenerativer Energie auf der Erde?
Fossile Reserven ca. 80 Jahre, Uran ca. 42 Jahre. Regenerative Energien (Sonne) übersteigen den Bedarf um ein Vielfaches.
Wie hoch war die CO2-Konzentration der Atmosphäre in seiner historischen Entwicklung und wo liegt der Wert heute ungefähr?
Historisch konstant bei 280 ppm heute über 420 ppm (Anstieg um ca. 50 % seit der Industrialisierung).
Welche Treibhausgase gibt es und wie groß ist deren Gefährdungspotential?
CO2 (1), Methan (25), Lachgas (298), F-Gase (bis zu 23.000).
Wie „funktioniert“ der Treibhauseffekt?
Kurzwellige Sonnenstrahlung wird an der Erde in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt und von Treibhausgasen teilweise zurückgestrahlt.
Was ist der Weltüberlastungstag und wann ist er in Deutschland ungefähr erreicht?
Tag, an dem Ressourcen-Nachfrage die Biokapazität der Erde übersteigt in Deutschland 2024 am 2. Mai erreicht.
Welcher Anteil des Energiebedarfs eines Wohngebäudes entfällt in etwa auf die Wärmeversorgung?
Ca. 70 % Raumwärme und 14 % Warmwasser (insgesamt ca. 84 % des Energiebedarfs).
Was ist Wärme? Erklären Sie den physikalischen Hintergrund.
Energieform (Joule), die der ungeordneten kinetischen Energie von Molekülen entspricht (Brownsche Bewegung).
Was ist die physikalische Bedeutung der Temperatur? Welche Konsequenz für die Temperatur ergibt sich aus obiger Vorstellung des Wärmebegriffs?
Zustandsgröße Maß für die Geschwindigkeit der Teilchenbewegung. Höhere Temperatur = schnellere Teilchen.
Was ist der Unterschied zwischen sensibler und latenter Wärme?
Sensible Wärme führt zur Temperaturänderung. Latente Wärme ("verborgen") wird bei Phasenwechseln (z. B. Schmelzen) ohne Temperaturänderung genutzt.
Aus welchen Größen lässt sich die sensible Wärme berechnen?
Q = m * c * delta T (Masse * spezifische Wärmekapazität * Temperaturdifferenz).
Welche Wärmetransportmechanismen gibt es? Erklären Sie die Funktionsweise des jeweiligen
Mechanismus kurz.
Leitung (Kontakt), Strahlung (Wellen), Konvektion (Stofftransport in Fluiden).
Was bedeutet „stationäre“ und „dynamische“ Berechnung des Wärmetransports?
Stationär: konstante Temperaturen (Winterfall-U-Wert). Dynamisch: zeitlich variabel (Sommerschutz, Aufheizvorgänge).
Was sind die prinzipiellen Unterschiede bei der Analyse von winterlichem und sommerlichem
Wärmeschutz: Bedingungen und zu berücksichtigende Parameter?
Winter: Wärmeverlust minimieren (U-Wert). Sommer: Überhitzung vermeiden (Sonnenschutz, Speichermasse, Nachtlüftung).
Was versteht man unter der Eindringtiefe, wovon ist sie abhängig und wie groß ist sie ungefähr?
Maß für das Eindringen von Temperaturschwankungen in Bauteile abhängig von Frequenz und Materialeigenschaften.
Über welches Verfahren lässt sich eine Aussage über den sommerlichen Wärmeschutz von Gebäuden treffen?
Nachweis über Sonneneintragskennwerte oder thermische Gebäudesimulation.
Was ist Wärmestrahlung (physikalisch betrachtet)? Von welchen Parametern hängt sie ab?
Elektromagnetische Wellen abhängig von Temperatur (hoch 4) und Emissionsgrad, der Oberfläche.
Was besagt das Kirchhoff’sche Strahlungsgesetz?
Im thermischen Gleichgewicht sind Absorptionsgrad und Emissionsgrad einer Oberfläche gleich (alpha = epsilon).
Schwarzer Körper
Idealer Körper, der alle auftreffende Strahlung absorbiert und die maximale Strahlungsleistung abgibt (epsilon = 1).
Selektiver Absorber
Oberfläche, die kurzwelliges Licht gut absorbiert (Sonne), aber langwellige Wärme kaum abstrahlt (niedriger Emissionsgrad).
Konvektionsarten
Freie Konvektion (Dichteunterschiede/Auftrieb) und Erzwungene Konvektion (Ventilator/Wind).
Einheiten Wärme/Strom/Dichte
Wärme: Joule [J]. Wärmestrom: Watt [W]. Wärmestromdichte: Watt pro Quadratmeter [W/m²].
U-Wert Bedeutung
Wärmedurchgangskoeffizient [W/(m²K)] gibt an, wie viel Wärme pro m² bei 1 Kelvin Temperaturdifferenz durch ein Bauteil fließt.
U-Wert Berechnung
Berechnung über das Analogon des elektrischen Widerstands (Reihenschaltung von Wärmewiderständen).
Typische U-Werte
Außenwand modern: ca. 0,20 W/(m²K) Fenster modern: ca. 0,80 - 1,10 W/(m²K).
Low-E Beschichtung
Hauchdünne Metallschicht auf Glas reflektiert langwellige Wärmestrahlung zurück in den Raum und senkt den U-Wert.
Jalousie-Einfluss
Zusätzlicher Luftwiderstand erhöht den Gesamtwärmewiderstand und senkt den U-Wert des Fensters geringfügig.
Innen- vs. Außendämmung
Außen: Schützt Konstruktion, vermeidet Wärmebrücken. Innen: Schnelle Aufheizung, aber Risiko von Kondensat zwischen Wand und Dämmung (Dampfbremse nötig!).
Problem gut gedämmte Fassade
Veralgung (Außenseite wird nachts sehr kalt, Tauwasser bildet sich). Abhilfe: Mineralische Putze oder biozidfreie Farben.
Wärmebrücke Definition
Bereich in der Gebäudehülle mit erhöhtem Wärmestrom (geometrisch oder materialbedingt).
GEG Ziel
Ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis 2045 durch Effizienz und erneuerbare Energien.
Nutz-/End-/Primärenergie
Nutz: Bedarf im Raum. End: Am Hausanschluss (Gas/Strom). Primär: Inkl. Vorkette (Gewinnung/Transport).
Temperaturreduktionsfaktor (bu)
Berücksichtigt, dass angrenzende unbeheizte Räume wärmer sind als die Außenluft (senkt den Transmissionsverlust).
Nutzungsgrad
Berücksichtigt, dass solare und interne Gewinne nur zu einem gewissen Teil die Heizung entlasten können.
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