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Inside u-wert.net – Rechenverfahren
8.8.2011Wenig habe ich bisher über das im U-Wert-Rechner verwendete Rechenverfahren geschrieben. Dabei muss ich die Recheneinheit mit dem Finite-Elemente-Verfahren keinesfalls verstecken!
Die Berechnung des U-Werts einer Folge von homogenen Schichten ist nicht kompliziert: Es müssen lediglich die Wärmewiderstände der einzelnen Schichten aufsummiert werden. Den U-Wert erhält man als Kehrwert dieser Summe.
Wesentlich interessanter wird es bei inhomogenen Schichten, wenn z.B. die Dämmebene Dachsparren enthält. Im einfachsten Fall ermittelt man die U-Werte getrennt für den Querschnitt mit Sparren sowie für den Querschnitt mit Dämmung und berechnet daraus einen mittleren U-Wert entsprechend den jeweiligen Flächenanteilen.
Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch nur senkrechte Wärmeströme. Bei inhomogenen Aufbauten wird es jedoch auch Wärmeströme parallel zur Oberfläche geben, die ebenfalls berücksichtigt werden sollten. Die DIN EN ISO 6946 versucht diesem Umstand gerecht zu werden, in dem der U-Wert als arithmetischer Mittelwert zweier Extremfälle berechnet wird. Ist die Wärmeleitfähigkeit benachbarter Baustoffe zu unterschiedlich, ist dieses Verfahren allerdings zu ungenau und darf nicht mehr angewandt werden.
Beim Finite-Elemente-Verfahren wird das zu berechnende Bauteil (links) in eine große Zahl endlich kleiner (finite) Elemente aufgeteilt (mitte). Die Temperaturen der einzelnen Elemente, sowie die Wärmeströme zwischen den Elementen (rechts), können durch Lösung eines linearen Gleichungssystem bestimmt werden.
Das vom U-Wert-Rechner verwendete Finite-Elemente-Verfahren umgeht diese Probleme und berücksichtigt explizit auch Wärmeströme parallel zur Oberfläche. Dazu wird das Bauteil in 100 oder mehr einzelne Quader (bzw. Elemente) zerlegt und die Wärmeströme zwischen benachbarten Elementen werden in beiden Raumrichtungen berechnet. Für jede Fläche jedes Würfels lässt sich eine Gleichung aufstellen, die die Temperaturen der Würfel, deren Wärmeleitfähigkeit und den daraus resultierenden Wärmestrom enthält. Dadurch entsteht ein System aus mehreren hundert einzelner Gleichungen, welches die Recheneinheit des U-Wert-Rechners numerisch löst. Diese sehr CPU-intensive Berechnung findet übrigens nicht auf Ihrem eigenen Rechner statt, sondern wird von einer speziellen, auf Geschwindigkeit optimierten Recheneinheit auf dem u-wert.net Webserver erledigt.
Das Ergebnis dieser Berechnung sind zunächst die Temperaturen und, daraus hervorgehend, die Wärmeströme zwischen den einzelnen Elementen. Aus dem Gesamtwärmestrom und den vorgegebenen Innen- und Außentemperaturen wird in einem weiteren Schritt der U-Wert berechnet.
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Dämmstoffe
21.5.2010Es gibt mehr als Styropor und Glaswolle – und insbesondere die natürlichen Dämmstoffe bieten meist einen wesentlich besseren sommerlichen Hitzeschutz. Einen direkten Vergleich von Dämmwirkung, Hitzeschutz und Preis finden Sie hier: Vergleich der 10 am häufgsten eingesetzten Dämmstoffe.
Die wichtigsten 10 Dämmstoffe im Vergleich
21.5.2010Die folgende Tabelle vergleicht die auf u-wert.net am häufigsten verwendeten Dämmstoffe:
Innendämmung von Fachwerk
21.5.2010Eine Innendämmung ist im Vergleich zur Außendämmung immer die bauphysikalisch schlechtere Lösung:
- Tauwasser auf der Innenseite der Fachwerkwand lässt sich praktisch nicht vermeiden, weil die Taupunkttemperatur im Fachwerk -wegen der Innendämmung- sehr niedrig liegt. Damit sind die Anforderungen an die Dämmung schon weitgehend festgelegt: Sie muss das anfallende Tauwasser schadlos aufnehmen können und die Fachwerkwand so trocken wie möglich halten.
- Alle Wand- und Deckenanschlüsse stellen Wärmebrücken dar, weil sie die Innendämmung durchbrechen.
- Die Fachwerkkonstruktion ist oftmals ungeschützt der Witterung ausgesetzt. Weil der Großteil der Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen in der Dämmung abfällt, ist das Fachwerk nur wenig wärmer als die Außenluft. Es trocknet deshalb langsamer als ohne Dämmung und die Holzfeuchte ist insgesamt höher.
- Obwohl die aktuelle Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) Fachwerkwände gesondert berücksichtigt, sollte nicht um jeden Preis versucht werden, diese Grenzwerte einzuhalten. Die Erhaltung der Bausubstanz muss Vorrang vor einem minimalen Wärmeverlust haben. In der Regel können Sie sich aus diesem Grund von der EnEV befreien lassen (bei Baudenkmälern kein Problem) und bewusst eine geringere Dämmstärke wählen.
Außendämmung auf Fachwerk
21.5.2010Wie bei jeder anderen Dämmung auch, sollte die Bildung von Tauwasser vermieden werden. Bei Fachwerkwänden muss aber in besonderem Maße damit gerechnet werden, dass der Feuchtigkeitseintrag größer als erwartet ist, und dass Tauwasser trotz aller Vorkehrungen anfällt. In diesem Fall muss die Feuchtigkeit von den Balken ferngehalten werden und so schnell wie möglich verdunsten können.
Dämmung von Fachwerk
21.5.2010Zu oft wird leider übersehen, dass sich Fachwerkhäuser ganz erheblich von Häusern aus Stein unterscheiden. Eine Wärmedämmung, die auf Mauerwerk gut funktioniert, kann bei einem Fachwerkhaus innerhalb weniger Jahre erheblichen Schaden anrichten. Dieser Artikel soll ein Gespür für die besonderen Eigenschaften des Fachwerks vermitteln und helfen, Bauschäden zu vermeiden.
Wohin geht die Wärme?
21.5.2010Die Heizung schiebt eine Kilowattstunde nach der anderen in unsere Wohnräume. Trotzdem steigt die Raumtemperatur nicht ins unermessliche. Wohin geht die Wärme also? Klar ist: Früher oder später verlässt die gesamte im Heizkessel produzierte Wärme unser Haus. Doch auf welchem Weg?