Bauphysikalische Grundlagen

W-3.1 Thermisches Verhalten von Räumen

Das thermische Raumklima ergibt sich aus dem Zusammenwirken verschiedener Einflussgrößen, wie dies Bild W-11 für einen Raum eines Vielraumgebäudes schematisch wiedergibt. Dargestellt sind in Bild W-11 die Wärmeübertragungsvorgänge im Raum für die Winterperiode (links) und für den Sommer (rechts).

Schematische Darstellung der sich im Raum abspielenden Wärmeübertragungsvorgänge im Winter (links) und Sommer (rechts)
Es bedeuten hierbei:

H	Wärmezufuhr durch Heizung
S	Wärmezufuhr durch Sonneneinstrahlung
I	Wärmeproduktion interner Wärmequellen (Beleuchtung, Bewohner)
U	Wärmeaufnahme der inneren Umfassungsteile
T	Wärmetransmission durch Wand, Brüstung und Fenster
L	Wärmeabfuhr durch Lüftung
K	Wärmeabfuhr durch Kühlung

<u>Winter:</u>
Unter der Voraussetzung, dass die Raumlufttemperatur größer ist als die Außenlufttemperatur und die Nachbarräume die gleiche Lufttemperatur besitzen wie der betrachtete Raum, sind Wärmeverluste nur durch Transmission und Lüftung möglich. Diese Verluste müssen durch Wärmezufuhr ausgeglichen werden, damit das Raumklima behaglich bleibt. Der Ausgleich erfolgt über die Heizenergie H und über die durch die Glasfläche in den Raum eindringende Sonnenenergie S. Erhöht sich die Lufttemperatur des Raumes (und auch die der Nachbarräume), so nehmen die Raumumschließungsflächen U Wärme auf und speichern sie. Würde sich die Temperatur der Raumluft weiter erhöhen, dann müsste durch Lüftung (oder Kühlung) die Wärmeenergie L abgeführt werden. Unter diesen Bedingungen lautet die thermische Energiebilanz des Raumes:

\(H+S+I=T+U+L\)

(W-23)

<u>Sommer:</u>
Im Sommer ist infolge der starken Sonneneinstrahlung, die je nach Orientierung der Außenbauteile und je nach Jahreszeit nach einer bestimmten vorgegebenen Zeitfunktion erfolgt (Bild W-12), meist die Außenlufttemperatur höher als die Raumlufttemperatur. Vorausgesetzt, dass die Lufttemperatur des betrachteten Raumes und die der benachbarten Räume gleich sind, erfolgt im Sommer die Wärmetransmission T durch die Brüstung und das Fenster nach innen.

Tagesverläufe der Sonneneinstrahlung auf unterschiedlich orientierten vertikalen Flächen während verschiedener Jahreszeiten

Dieser von außen eindringende Transmissionsgewinn macht allerdings nur einen kleinen Anteil aus. Dagegen dominiert in vielen Fällen die durch die Glasflächen transportierte Strahlungsenergie S und auch der Energieanteil U, der durch die Raumumschließungsflächen aufgenommen wird. Erhöht sich die Lufttemperatur des Raumes infolge der Sonnenstrahlungsenergie S und der internen Wärme I des Raumes weiter, so muss dann durch Lüften L oder auch Kühlen K die Überschussenergie dem Raum entzogen werden, damit die Behaglichkeit im Raum gewährleistet bleibt. In diesem Fall lautet die thermische Energiebilanz des Raumes:

\(S+T+I=U+L+K\)

(W-24)

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