Wärmespeicherung durch Wärmestrahlung bei einer Außenwand - praktische Versuchsdurchführung Teil 2

Temperaturmessung an einer Gebäudeaußenwand im Dezember 2002

Im Messprotokoll vom Februar 2001 wurde der Aufbau und die Durchführung ausführlich beschrieben. Diese Messung dient als Vergleich zu den bereits erzielten Messergebnissen. Im Zeitraum lagen in der Nacht die Außentemperaturen bei ca. -13 bis -14 ºC. Die gemessenen Außentemperaturen wurden unmittelbar an der Gebäudeaußenwand erfasst.

Tabelle 2

Temperaturverlauf an einer Außenwandfläche in der Zeit vom 11.12. bis 13.12.2002

Wandaufbau: 2 cm Kalkputz, 25 cm Ziegelstein, 2 cm Innenputz, Innendämmung (2 cm Styropor und Gipsbauplatte

Bemerkung	Uhrzeit	Raumtemp.	Oberfl. Innen	10cm von außen	Oberfl. Außen	A.-temp.	A.-temp.2
Sonne	12.00	18,4	15,7	-4,4	1	-4,6	10
Sonne bis 14.30	14.00	19,5	16,5	-2,2	0	-4,4	8
	15.00	21	17,8	-2,1	-3,8	-4,8	-3
	17.00	18,8	18	-3	-4,5	-6	-5

	8.30 Uhr	18,6	17,4	-5,7	-6,5	-8	-7
Sonne ab 8.45	10.00	19,3	17,9	-5,9	-4,8	-5,6	-2,5
	12.00	21,2	19,2	-3,4	0,5	-3,8	11
	14.00	20,7	18,6	-1,2	1,2	-2,9	11
Sonne bis 14.30	15.45	20,2	18,6	-0,5	-2,4	-2,9	-2
	17.30	20,7	18,6	-1,7	-2,7	-4	-4

Sonne ab 8.45	9.00	19,2	17,6	-5,4	-5,8	-8	-8,8
	12.00	18,4	17,3	-3,1	0,6	-4,8	9
	13.45	18,6	17,6	-1,5	-2		10
Sonne bis 14.30	15.45	20,5		-1	-2,9	-4,3	-3
	17.30	19,7		-1,7	-4	-5,3	4,5

Die gemessene Außentemperatur entspricht etwa (alle Einflussfaktoren lassen sich nicht ausschalten) der Temperatur ohne direkte Sonneneinstrahlung. Die 2. Außentemperatur liegt bei einer direkten Bestrahlung durch die Sonne vor.
Die Sonneneinstrahlung erfolgte ab 8.45 Uhr bis gegen 11.00 Uhr etwas verdeckt durch die Zweige eines Baumes und dann direkt bis 14.45 Uhr.

Temperatur [in ºC]
Temperaturverlauf an einer Außenwand

Gegenüber den Messdurchführungen im Februar 2001 wurde jetzt die Außenlufttemperatur im Schatten gemessen. Die Temperaturänderung am Tag wird dadurch niedriger ausgewiesen (4 bis 5 K). Die Temperaturänderung der Außenluft auf der Sonnenseite liegt bei ca. 20 K. Die Lufttemperatur erhöhte sich am Tag unmittelbar am Gebäude zwischen 4 bis 5 K. Die Änderung der Oberflächentemperatur durch Sonneneinstrahlung liegt bei 7,5 K. Die Temperaturerhöhung 10 cm im Wandinneren liegt bei cirka 5 K. Im Februar lag dieser Wert bei ca. 8 bis 11 K.
Jetzt wurden wesentlich weniger Messwerte erfasst, was zu ungenaueren Werten führt. Weiterhin ist im Februar der Sonnenstand höher und die direkte und indirekte Sonneneinstrahlung länger, sodass auch die solaren Energiegewinne größer sind.

Wie bereits im Protokoll von Februar dargestellt wurde, ist diese Außenwand keine optimale Konstruktion in Bezug auf Wärmespeicherung und Wärmeleitfähigkeit. Trotzdem ist am Tag ein Wärmestrom von außen nach innen deutlich erkennbar.

Für eine eindeutige Bewertung der solaren Energiegewinnung an einer massiven Außenwand sind möglichst über das gesamte Jahr langzeitliche Messungen erforderlich. Dabei sollten 4 verschiedene Außentemperaturen (Temperatur außerhalb des Strahlungsbereiches des Gebäudes, Lufttemperatur am Gebäude mit und ohne Besonnung, die Oberflächentemperatur (außen), 3 bis 5 Temperaturen im Wandquerschnitt, die Innenraumtemperatur und die Wandoberflächentemperatur (innen) erfasst werden. Die Messfolge sollte mindestens 1/2 stündlich erfolgen. Dabei sollte die Messung möglichst auch an verschiedenen Gebäuden und Wandkonstruktionen (massiv Konstruktionen, Leichtbaukonstruktionen und gedämmte Fassaden) einbeziehen. Temperaturmessungen für die Bestimmung von Wärmeströmen sind nicht einfach und unterliegen vielen unerwünschten Störquellen. Hier sollten die verschiedenen Messverfahren kombiniert werden.
Alle bisherigen Messungen sind meist nur auf wenige Stunden in Wintermonaten und auf eine massive Wandkonstruktion beschränkt. Der Temperaturverlauf im Wandquerschnitt und die Oberflächentemperaturen (Kontaktoberfläche) wurde messtechnisch nicht erfasst. Gemessene Lufttemperaturen an der Wandoberfläche ergeben kein reales Bild über instationäre Wärmeströme. Hinzu kommt, dass nicht nur im Winter Heizenergie benötigt wird, sondern auch an weniger warmen Sommertagen. Da überbrückt oft schon die eingespeicherte solare Wärme die 2 bis 3 kühlere Tage. Mit längerem direktem und indirektem Sonnenschein ändert sich auch die eingespeicherte solare Wärmemenge. Ebenso ist der Einfallswinkel nicht zu unterschätzen. Eine berechnete Wandkonstruktion nach dem Glaser-Verfahren kann aber muss in der Praxis nicht unbedingt funktionieren. Das hängt ganz einfach damit zusammen, dass mit dieser Berechnungsmethode nur einige Werte (meist auch nur im Labor ermittelt) berücksichtigt werden. Ebenso werden instationäre Feuchteströme, die sich aus Temperatur- und Feuchteänderungen ergeben, nicht erfasst. Ein Teil der circa 50 Einflussfaktoren bleibt unberücksichtigt, da diese messtechnisch nicht erfasst werden können oder gar nicht bekannt sind.

Literaturquellen, Links und weitere Ausführungen