Kapitel Wärme

Wie "transparent" ist eine Wand für Schwankungen?

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Ändert sich die Temperatur an der Aussenseite einer Wand, so pflanzt sich diese Schwankung als Wärmewelle in die Wand hinein fort.
Die Temperaturänderung erreicht die Innenseite zeitverzögert (Phasenverschiebung) und abgedämpft (Amplitudendämpfung).
Massgeblich für diesen Vorgang sind die Materialkennwerte Temperaturleitfähigkeit a und die Wärmeeindringzahl b einerseits und die Periode T der Temperaturschwankung. Die letztere zusammen mit der Temperaturleitfähigkeit bestimmen die Eindringtiefe s der Wärmewelle. In der Tiefe s im Inneren der Materialschicht beträgt die Amplitude der Wärmewelle nur noch den e-ten Bruchteil (36,7%) ihres Anfangswertes (Aussenoberfläche). Hier steht e für die Basis des natürlichen Logarithmus e = 2,72, (deswegen 100%/e = 36,7%). So z.B. ist die Eindringtiefe der Tagesschwankungen in einer Backsteinwand 11 cm. Beträgt die Schwankungsamplitude an der Aussenfläche 10 K, so reduziert sie sich in dieser Tiefe von 11 cm auf 3,67 K. In der Tiefe 2s , d.h. 22 cm reduziert sich die Amplitude auf 1,35 K (100%/e2 = 13,5%).
Die Eindringtiefen der Wärmewelle bei jahreszeitlichen Temperaturschwankungen (Periode T = 1 Jahr) sind etwa 20 mal grösser als diejenigen der Tagesschwankungen, d.h. wesentlich grösser als jegliche Wanddicke. Bei Backstein z.B. 220 cm. Dies bedeutet, dass die Jahresschwankungen eine ca. 30 cm dicke Wand praktisch ohne Dämpfung durchdringen. Das Gebäude ist also für solche Schwankungen "durchsichtig".

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