Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 155

Abb. 4.17 Modulations-
verhalten einer Wand bei
einer sich oszillatorisch
ändernden Außenwand-
temperatur T Oa ( links )
und Antwortverhalten der
Innenwandtemperatur T Oi
Eine weitere wesentliche Erkenntnis des Zeitverhaltens und der Speicherwirkung der
Abb. 4.15 und 4.16 ist, dass sich nicht nur eine zeitabhängige Änderung der Wandinnen-
temperatur ergibt, sondern auch eine Änderung der Amplitude auftritt.
Treten beispielsweise an der Außenhülle eines Gebäudes an mehreren aufeinander fol-
genden Sommertagen (24 h-Tageslauf) starke Außentemperaturschwankungen auf, dann
läuft täglich eine Wärmewelle durch die Außenbauteile in Richtung des Innenraums. Durch
die Wärmeleitung im Baustoff wird die Amplitude der Außentemperaturschwankung ver-
ringert. Das Dämpfungsglied, also die Abschwächung der Amplitude, wird durch den
Wärmeeindringkoeffizienten b bestimmt. Doch nicht nur die Amplitude der Temperatur
ändert sich beim Durchtritt durch die Wand sondern auch das Zeitverhalten. Eine große
Speicherzahl s bewirkt ein langsameres Vordringen der Temperaturwelle. Die Temperatur-
schwankung wird also nicht nur in der Amplitude sondern auch der Phase moduliert. Die
Abb. 4.17 skizziert dieses Modulationsverhalten einer wärmeleitenden Wand anhand einer
sinusförmigen Wärmewelle, die an der Wandaußenseite aufgebracht wird. Dabei gilt als
Faustregel: Je höher die Rohdichte, desto länger die Phasenverschiebung und desto höher
die Wärmespeicherzahl. Dämmstoffe auf nachwachsender Rohstoffbasis haben meist eine
höhere Dichte und Wärmespeicherkapazität und bieten damit einen besseren sommer-
lichen Wärmeschutz.
Das Verhältnis der Oberflächenwandtemperaturen außen T Oa zu dem Wert innen T Oi
wird als Temperatur-Amplituden-Verhältnis oder TAV bezeichnet. Die Phasenverschie-
bung ϕ beschreibt die Zeitverzögerung des Auftretens der Maxima an der Außen- und
Innenseite infolge der Wärmespeicherung. Die Abb. 4.18 zeigt die Auswirkung des TAV
auf die Innenlufttemperatur in einem Gebäude mit gleichem k -Wert aber unterschied-
licher Wärmespeicherkapazitäten indiziert als Leichtbauweise und Schwerbauweisen an
zehn aufeinander folgenden Sommertagen, die mit Hilfe einer numerischen Simulation
ermittelt wurde. Deutlich zu erkennen ist, dass bei der schweren Bauweise das TAV deut-
lich kleiner ist.
Oft wird in der Gebäudetechnik eine Auskühlkennzeit t Aus angegeben. Sie gibt in Stun-
den an, wie lange es bei konstantem Wärmeentzug dauert, bis ein Bauteil in allen Schichten
auf dasselbe Temperaturniveau ausgekühlt ist. Das Wohnklima eines Raumes ist umso an-
genehmer je größer die Auskühlkennzeiten t Aus der Außenmauern sind. Sie ist zumeist de-
finiert als das Verhältnis der Wärmespeicherzahl s (Gl. 4.79) und der Wärmedurchgangs-
koeffizienten k und hat als SI Einheit den Wert in Sekunden.