Читать книгу Gebäudethermographie - verständlich gemacht für den Interessierten - Elias Naber - Страница 6

Bei Wärme wird von Watt und bei Temperatur von Grad gesprochen, aber was ist damit gemeint? Und wie geht die Wärme durch eine Wand?

Wärme ist Energie (gemessen Joule [J]). Temperatur ist der thermische Zustand (gemessen in [°C] oder [K]).

Die Wärmeenergie setzt sich zusammen aus der Masse, dem spezifischen Widerstand des Stoffes und der Temperatur. Dabei lässt sich die Masse mit dem Volumen des Raumes und der Dichte des Stoffes definieren. Demnach gilt es, eine Unterscheidung zwischen dem thermischen Zustand des Raumes (der Raumtemperatur) sowie seiner thermischen Energie zu machen.

Wenn eine Wärmeübertragung möglich ist, bewegt sich die Wärmeenergie von dem Ort höherer Temperatur zum Ort niedrigerer Temperatur (siehe Grafik). Diese Übertragung wird in Watt gemessen und heißt Wärmestrom . Dabei gleichen sich die Temperaturen abhängig von der Wärmekapazität an. Bei einer hohen Wärmekapazität führt dieselbe Änderung der Wärmeenergie zu einer geringeren Temperaturänderung als bei niedriger Wärmekapazität. Das Angleichen findet so lange statt bis beide Orte die gleiche Temperatur haben.

Generell gibt es drei Arten von Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung.^[1]

Die Wärmeleitung ist ein Transport von Wärme durch ein Medium, physikalisch gesehen aufgrund von atomarer und molekularer Wechselwirkung. Die Wärme wird als Bewegungsenergie von stark schwingenden Molekülen an benachbarte, schwächer schwingende Moleküle durch Stoßvorgänge weitergegeben. Anschaulich kann Wärmeleitung an einem Metallstab erklärt werden. Wird ein Ende des Stabes erhitzt (Wärmeenergie zugeführt), so wird sich das andere Ende auch erwärmen. Wärmekonvektion ist eine Überlagerung von Wärmeleitung und Transport durch einen Trägermedium. Es wird von Wärmemitführung gesprochen, ein Beispiel hierfür ist der Transport von Wärmeenergie durch das Warmwasser vom Heizkessel zu den Heizkörpern. Die Wärmestrahlung ist diejenige Wärmeenergie, die mit einer Wärmebildkamera erfasst werden kann. Sie ist gekennzeichnet durch den Wärmetransport ohne Trägermedium durch elektromagnetische Schwingungen, die sogenannten Infrarotwellen. Einer der bekanntesten Wärmestrahler ist unsere Sonne, sie strahlt Wärmestrahlung aus und versorgt uns so mit Wärmeenergie.

Die Wärmeübertragung durch eine Wand oder einen anderen abgrenzenden Teil eines Gebäudes wird Wärmetransmission genannt. Insgesamt ist der Vorgang der Wärmeübertragung durch eine Wand eine Kombination aus Wärmeübergang und Wärmeleitung. Wärmeübergang ist der Transport der Wärme durch Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung auf die Wand. Wärmeleitung ist der Wärmetransport in der Wand.

Die Wärmetransmission ist in einem Haus unerwünscht. Je höher sie ist, desto mehr Wärme tritt ein oder aus. Diese Wärme wird mit einer Wärmebildkamera sichtbar gemacht. Um den Wärmestromtransport zu bewerten wird die Wärmetransmission durch den Wärmedurchgangskoeffizienten U beschrieben. Der Wärmedurchgangskoeffizient beschreibt die Wärmemenge, die in einer bestimmten Zeit durch ein Baustoff, Wand oder Bauteil hindurchfließt. Dieser Koeffizient oder Wert wird sehr häufig für Baustoffe, Isolationen etc. angegeben.

Es gilt: Je kleiner der U-Wert bzw. Wärmedurchgangskoeffizient, desto besser ist die Wärmedämmung.

In einem Gebäude wird ein besonderes Augenmerk auf die Wärmebrücken gelegt. Bei Wärmebrücken handelt es sich um Bereiche in der Gebäudehülle, durch die mehr Wärme transportiert wird, als durch die angrenzenden Bereiche. Wärmebrücken sind geometrie- und/ oder materialbedingt. ^[2]

Wandbereiche mit verschiedenen Wandstärken, wie sie in Heizkörpernischen zu finden sind und Wandbereiche bei denen das Verhältnis zwischen Innenfläche und Außenfläche unterschiedlich ist (siehe Abbildung Geometriebedingte Wärmebrücke), sind geometriebedingte Wärmebrücken. Eine Konstruktion aus Bauelementen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten bilden materialbedingte Wärmebrücken. Ein Beispiel hierfür ist ein Stahlträger, der sich in der Wand befindet.

Häufig treten geometriebedingte und materialbedingte Wärmebrücken in Kombination auf. Ein Beispiel ist eine in der Außenwand aufgehängte Zwischendecke, wie in der unteren Abbildung dargestellt. Zum einen gibt es eine geometrische Wärmebrücke durch die Zimmerecken, zum anderen eine materialbedingte Wärmebrücke durch den Übergang zwischen Mauerwerk- und Zwischendeckenmaterial.

Durch eine Wärmebrücke entstehen bei niedrigeren Außentemperaturen Bereiche an den Innenseiten der Außenwände die kühler sind, als die sie umgebenden Bereiche. Um diesen Wärmeverlust auszugleichen, muss mehr geheizt werden. Mit Hilfe der Gebäudethermografie können die Wärmebrücken sichtbar gemacht werden. Eine weitere Auswirkung ist eine mögliche Bildung von Kondenswasser auf den abgekühlten Innenflächen. Dies begünstigt die Schimmelpilzbildung, welche gesundheitliche Probleme der Bewohner nach sich ziehen kann.

Die massenstrombedingte Wärmbrücke ist eine Sonderart von Wärmebrücken. Sie beruht auf der Wärmekonvektion, d.h. dem Wärmetransport durch ein Medium. Dies tritt bei der sogenannten Infiltration auf. Dabei handelt es sich um einen ungewollten Luftaustausch zwischen Hausinnerem und der Umwelt. Auch unzureichend gedämmte Wasserleitungen sind massenstrombedingte Wärmebrücken.

An einem Haus machen sich verschiedene Wärmebrücken bemerkbar. In der folgenden Abbildung werden einige häufig auftretende Wärmebrücken veranschaulicht. Diese werden ab Kapitel fünf anhand von Thermogrammen genau erläutert und interpretiert.