02.03.2020 | von: now | Kategorie: Baustoffe, Behaglichkeit, Wärmedämmung
Warum eine nahe der Lufttemperatur liegende hohe Oberflächentemperatur uns umgebender Bauteile positiv auf die empfundene Behaglichkeit wirkt.
Beide Komponenten, also sowohl die Raumlufttemperatur als auch die Oberflächentemperatur der Hüllflächen, beeinflussen unser Wärmeempfinden gemeinsam und zeitgleich. Besonders spürbar wird der Einfluss der Oberflächentemperatur auf die Behaglichkeit, wenn diese deutlich unter oder über der Raumlufttemperatur liegt („kalte Wand“, „heißer Ofen“). Die Grafik (Quelle: Isofloc) zeigt uns den Zusammenhang, dass der Wohlfühlbereich in einem recht schmalen Korridor liegt. Steigt die Oberflächentemperatur der umhüllenden Flächen, kann die Raumlufttemperatur abgesenkt werden und umgekehrt. Dieser Zusammenhang hat entscheidende Bedeutung für die Planung behaglicher Verhältnisse – aber auch für die Energiebilanz.
Liegt die Oberflächentemperatur der Außenwand im Winter bei sehr niedrigen 13°C, kompensieren wir oft die kalte Wand durch eine erhöhte Raumlufttemperatur von etwa 25°C. Diese Verhältnisse treten schon bei einer 36 cm starken Normalziegelwand und minus 10°C Außenlufttemperatur ein. Mit einer minimalen Raumlufttemperatur von etwa 20°C geben wir uns dagegen schon zufrieden, wenn die Oberflächentemperatur nicht unter 17°C absinkt. Dieser Fall tritt schon ein, wenn wir die erwähnte Normalziegelwand mit einer Dämmschicht von ca. 6 cm versehen.
Geringe Unterschiede zwischen der Lufttemperatur und der Oberflächentemperatur
Als angenehm behaglich empfinden es die meisten Menschen – so haben Versuche gezeigt -, wenn
- der Mittelwert zwischen der Lufttemperatur und der Oberflächentemperatur der Umschließungsflächen bei etwa 20°C liegt,
- die Differenz der Lufttemperatur zur Oberflächentemperatur der Umschließungsflächen dabei nicht mehr als etwa 3 Grad und
- der Temperaturunterschied zwischen Fußboden und Decke ebenfalls nicht mehr als 3 Grad beträgt.
Bei einer Raumlufttemperatur von 21°C sollte demnach die niedrigste Oberflächentemperatur, z. B. der Außenwand oder der Fenster, nicht unter 18°C liegen.
Optimale thermische Behaglichkeit wird erreicht, wenn bei einer angemessenen Lufttemperatur die Oberflächentemperatur der Hüllflächen um höchstens 3 Grad von der Raumlufttemperatur abweicht.
Verbesserte Wärmedämmung
Eine hohe, akzeptable Oberflächentemperatur von Hüllflächen bzw. passiven Bauelementen ist nahezu ausschließlich abhängig von deren wärmedämmenden Eigenschaften. Nur bei sehr guter Wärmedämmung liegen die erreichbaren Oberflächentemperaturen nahe der Raumlufttemperatur. Ist die Wärmedämmung dagegen schlecht, liegen sie auch nach längerem Heizen immer noch weit unter der Raumlufttemperatur. Für die empfundene Behaglichkeit hat dies gravierende Folgen. Sinkt die Oberflächentemperatur der Außenwände infolge geringer werdender Außenlufttemperatur um ein Grad, wird dies etwa so empfunden, wie eine Verringerung der Raumlufttemperatur um ein Grad! Um die entstehende „Störung der Behaglichkeit“ zu kompensieren, wird vom Bewohner die Lufttemperatur erhöht, also intensiver geheizt!
In fast allen Objekten, zu denen ich wegen einer Behaglichkeitsstörung gerufen wurde, war dies der entscheidende Ansatzpunkt zur Verbesserung der Behaglichkeit und Minderung der Heizungskosten. Wird also die Wärmedämmung verbessert, verringert sich die Abkühlung der Raumluft an den ehemals kalten Oberflächen. Die Bildung von kalten Luftschichten (Kaltluftsee) am Boden wird unterdrückt. Es zieht nicht mehr. Die Behaglichkeit nimmt zu, ohne dass zusätzliche Heizenergie benötigt wird – im Gegenteil.
Die zweckmäßigste und wirksamste Maßnahme zur Steigerung der Behaglichkeit ist die Verbesserung der Wärmedämmung der Bauteile.
Es ist aber nicht die einzige Strategie gegen „kalte Füße“: Auch durch richtige Auswahl und Anbringung der Heizkörper sowie durch entsprechende Festlegung der Heizwassertemperaturen können Behaglichkeitsstörungen vermieden werden.
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Hallo Herr Nowotka,
Sie schreiben oben, dass die Differenz der Lufttemperatur zur Oberflächentemperatur der Umschließungsflächen nicht mehr als etwa 3 Grad betragen sollte. Jetzt ist meine Anforderung an Behaglichkeit deutlich kleiner als mein Wunsch nach Vermeidung von Energieverschwendung. Deshalb meine Frage: Gibt es Werte für diese Differenz, ab denen man über eine Dämmung von Wänden und Decken nachdenken sollte, weil der Wärmeverlust zu groß ist?
MfG
Die drei Grad-Regel stammt meines Wissens aus Untersuchungen, bei denen Probanden ihre Behaglichkeitsbereiche definieren sollten. Hier handelt es sich um Durchschnittswerte, individuell abweichende Werte eingeschlossen. Wenn die Oberflächentemperatur der Raumumschließungsflächen mehr als drei Grad von der Raumlufttemperatur nach unten abweicht, ist dies aber immer ein Zeichen dafür, dass die wärmedämmenden Eigenschaften der Bauteile schwach sind. Ob sie „zu schwach“ sind, ist natürlich eine individuelle Auslegung. Je größer der sich einstellende Unterschied ist, umso intensiver muss geheizt werden. Mit anderen Worten: Die Heizung muss sehr viel mehr Wärme in den Raum transportieren, als bei einem Unterschied von weniger als drei Grad nötig wäre. Wenn weniger Heizwärme, z.B. über die Außenwände, verloren geht, um so höher ist die sich einstellende Oberflächentemperatur. Im idealen Fall ist bei winterlichen Bedingungen die Oberflächentemperatur gleich der Raumtemperatur, da in diesem Fall kein Wärmestrom von innen nach außen zu beobachten wäre. Anders ausgedrückt: Würde die Lufttemperatur eines Raumes durch Heizung auf 21°C aufgeheizt sein, wäre keine weitere Wärmzufuhr erforderlich. Je geringer die Temperatur-Differenz zwischen Raumluft und Oberflächen ausfällt, umso weniger muss geheizt werden. Das gilt bei 21°C wie auch bei 16 °C.
Guten Morgen Herr Nowotka,
wir planen für Altbauten vorgefertigte Wandheizungselemente, genau auf die Raummaße gefertigt, ca. 2,5 m ( normale Raumhöhe ) x 1,25 m
Aufbau von innen nach außen :
Zementfaserplatte 1 cm – sofort malerfertig – Kunststoffrohre 17 mm – 10 cm Verlegung- Zwischenräume mit Schamotteverguss verfüllt – Estrichmatte als zusätzliche Bewehrung.
Das ganze wird auf eine 5 cm Lattung geschraubt, die mit Steico – Flex verfüllt ist
sozusagen eine Innendämmung unter sehr warmer Wand, wir können aber auch auf 25 oder 26 Grad runter.
Die Wärme kommt von einem 5000 Liter Pufferspeicher, der von einer Wärmepumpe aufgeheizt wird, der Strom kommt von einer kleinen _Windkraftanlage ( 10 kW ) – die im
Winterhalbjahr – anders als PV – auch Leistung bringt. Immer wenn der Wind weht, speichern wir den Strom sozusagen im Wasser.
Natürlich steht in dem Haus dann auch ein Wasserführender Kamin.
Was meinen Sie zu unserem Konzept ??????
Eine Wandheizung kann ein feine Sache sein. Allerdings darf meiner Meinung nach die erhöhte Oberflächentemperatur nur geringfügig über der Raumtemperatur liegen, da die Behaglichkeit sonst in gegenteiliger Richtung (zu warm) wieder beeinträchtigt wird. Das begrenzt die Anwendung der Wandheizung auf besonders gut gedämmte Räume. Im ungedämmten Altbau könnte die Heizlast nicht gedeckt werden. Die vorgesehenen Elemente werden wohl funktionieren, aber die hohe Masse und die Größe werden beim Einbringen und Montieren sicher Komplikationen verursachen.
Ein Anlagenkonzept mit wasserführendem Kaminofen und Wärmepumpe verlangt einen großem Pufferspeicher. Beim Betrieb des wasserführenden Kaminofens sind Vorlauftemperaturen vom Kaminofen kommend von mindestens 60 °C erforderlich, weshalb die Einbindung möglichst weit oben im Pufferspeicher erfolgen muss. Eine Wärmepumpe, besonders die Luft-Wasser- Wärmepumpe, braucht dagegen möglichst niedrig temperiertes Speicherwasser im unteren Teil des Pufferspeichers um eine akzeptable Arbeitszahl zu erreichen. Das wird nur mit einem Schichtenspeicher gelingen.
Der Gedanke eine Wärmepumpe mit dem Stromertrag einer Windkraftanlage zu betreiben ist ein interessanter Gedanke. Dieser Betrieb verlangt jedoch eine stromnetzkonforme Stromproduktion des Windkraftgenerators. Da die Wärmepumpe nicht immer laufen kann (Pufferspeicher voll, keine Wärmeabnahme) muss auch in solchen Situationen der Strom der Windkraftanlage abgenommen werden können. Eine weniger komplizierte Lösung könnte eventuell sein, den Windgenerator auf eine Stromdirektheizung im Pufferspeicher (elektrisches Heizelement) arbeiten zu lassen.