Die übliche U-Wert-Berechnung gilt nur für den Beharrungszustand, der in Realität nie vorliegt. Nur im Labor oder in der Klimakammer kann ein stationärer Fall simuliert werden, da nur dort gleichbleibende Lufttemperaturen erzeugt werden können. Außerdem ist die Sonneneinstrahlung zu beachten, die ebenfalls nur instationär zu behandeln ist. Der U-Wert beschreibt also nicht die Wirklichkeit, dies ist in [1], [2] und [3] erläutert worden.
Die kostenlose Nutzung der absorbierten Solarstrahlung bei speicherfähigem Material und die damit zusammenhängende U-Wert Reduzierung infolge der eingespeicherten Energie kann durch einen effektiven U-Wert beschrieben werden. Der U-Wert-Bonus (wird vom gemäß DIN 4108 gerechneten U-Wert abgezogen) hängt weitgehend vom Wärmeeindringkoeffizienten b ab. Je größer das Raumgewicht und die Wärmeleitfähigkeit sind, desto größer wird der Wärmeeindringkoeffizient und damit die Speicherfähigkeit des Materials; desto größer wird dann auch der U-Wert-Bonus. Speicherung und Dämmung bilden also zusammen den erforderlichen Wärmeschutz.
Es muß deshalb eine ausgewogene Konstruktion gewählt werden, die zwischen Speicherung und Dämmung ausmittelt.
Die Speicherwirkung des Baustoffes kann in Form eines effektiven U-Wertes berücksichtigt werden. Wärmeeindringkoeffizienten b, stationäre U-Werte und die Ueff-Werte für verschiedene Himmelsrichtungen von Mauerwerk sind in der Tabelle aufgeführt.
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1 I x as (b + fd x u) ueff = ---------- - -------- x --------------- s/λ + 0,17 ΔθL (b + fd x αa) |
b ergibt sich aus:
b = √ λ x ρ x c
| s | = Abmessung der Außenkonstruktion, Dicke des Bauteils [m] |
| λ | = Wärmeleitfähigkeit der Außenkonstruktion [W/mK] |
| I | = durchschnittliche Strahlungsintensität während einer 12stündigen Einstrahlungszeit [W/m2] |
| as | = Strahlungsabsorptionsgrad [-] |
| u | = Wärmedurchgangskoeffizient [W/m2K] |
| Δ θL | = Temperaturdifferenz zwischen innen und außen [K] |
| b | = Wärmeeindringkoeffizient [Wh0,5/m2K] |
| fd | = Faktor, der den mitwirkenden Speicherquerschnitt der Konstruktion sowie die entsprechende Wärmeflusszeit berücksichtigt [h0,5], für einen mitwirkenden Parabelquerschnitt gilt ein Faktor von 7,63 |
| αa | = Äußerer Wärmeübergangskoeffizient [W/m2K], ein experimentell ermittelter Wert von 17,5 W/m2K kann verwendet werden. |
| ρ | = Raumgewicht des Baustoffes [kg/m3] |
| c | = Spezifische Wärmekapazität [Wh/kg K] |
Das Strahlungsangebot unterschiedlicher Himmelsrichtungen
| Himmelsrichtung | WSchVO 95 | für 12 Stunden | as = 0,6 |
|---|---|---|---|
| Südorientierung | 400 kWh/m2a | 143 W/m2 | 85 W/m2 |
| Ost- und Westorientierung | 275 kWh/m2a | 98 W/m2 | 59 W/m2 |
| Nordorientierung | 160 kWh/m2a | 57 W/m2 | 34 W/m2 |
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