Wärme und Schall
Im
folgenden Abschnitt wird auf die bauphysikalischen Eigenschaften eingegangen,
die die Wohnqualität in unserem Haus direkt beeinflussen werden.
Wärme
und Temperatur
Wärme
ist die ungeordnete Bewegung von Molekülen eines Gases, einer Flüssigkeit oder
eines Feststoffes. Je höher die Temperatur, desto heftiger ist die Bewegung. Am
absoluten Nullpunkt der Temperaturscala ( 0 Kelvin, -273 Grad Celsius) wäre
theoretisch jede Materie in vollständiger Ruhe.
Energie als Wärme kann von einem System zum anderen übergehen in Form
von (17)
-
Leitung
(Übergang der aus der ungeordneten Bewegung der Teilchen stammenden Energie
durch Zusammenstöße
-
Strahlung
(Ausbreitung elektromagnetischer Wellen im Frequenzbereich des ultraroten
Lichtes mit der thermischen Bewegung der Teilchen wie Rotation und Qszillation
-
Strömung
(Konvektion, verbunden mit Stofftransport). Dabei sei zudem auf den ersten
Hauptsatz der Thermodynamik hingewiesen: In einem geschlossenen System bleibt die
Summe aller Energien konstant. Es gibt also keinen chemischen oder
physikalischen Vorgang, bei dem Energie erschaffen oder vernichtet werden kann.
Demzufolge kann der erste Hauptsatz der Thermodynamik auch mathematisch ausgedrückt
werden: Die Änderung der inneren Energie ist gleich der Summe der in einem
einem geschlossenen System in Form von Arbeit- und Wärme zugeführten oder
abgeführten Energie, unabhängig davon, wie die Energieübertragung erfolgt.
Für
das Leben in unserem Haus ist die Speicherung und die Übertragung von Wärme
von Interesse.
Wärmestrahlung
Trifft
Strahlung, wie Licht, infrarote Strahlung, UV, Röntgenstrahlung auf Materie, so
bewirkt sie eine Erwärmung des Materials. Jeder Gegenstand gibt entsprechend
seiner Temperatur auch Strahlung ab. Wärmestrahlung findet zum größten Teil im
nicht sichtbaren Infrarotbereich statt. Erst bei sehr hohen Temperaturen (Rot-
Weisglut) wird auch sichtbares Licht abgestrahlt.
Wärmeleitung
Ein
warmer Gegenstand gibt an seine kühlere Umgebung Wärme durch Wärmeleitung ab,
nach dem Prinzip: „Die Natur sucht stets den ausgeglichenen Zustand“. Die
Zeit bis zum Wärmeausgleich hängt von der Wärmeleitfähigkeit der Umgebung
und von der Temperaturdifferenz ab. Wählt man als Umgebung einen schlechten Wärmeleiter,
wirkt dieser als "Isolator" (korr. Dämmmaterial).

Stoffe mit hoher Dichte,
wie Stahl oder Beton, leiten die Wärme gut. |
Poröse Stoffe mit
geringer Dichte, Dämmstoffe, haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. |
Temperaturverlauf in einer
ungedämmten Wand. |
Eine Dämmung schützt die
Wand vor großen Temperaturschwankungen und kann Dehnungsspannungen bis zu
einem gewissen Umfang aufnehmen. |
Konvektion
Ist
die Umgebung eines warmen Gegenstandes ein Gas oder eine Flüssigkeit, so wird
die meiste Wärme durch Konvektionsströme weiterbefördert. Wärmere Gase und
Flüssigkeiten bekommen über die höhere Eigenbewegung der Atome und Moleküle
die Eigenschaften, dass sich ihre Dichte verändert, wärme Gase „leichter“
werden und nach oben steigen, kühlere Gase oder genauer kühle Gasmoleküle
dichter beisammen sind und somit in der Summe schwerer werden und nach unten
fallen.
Wärmespeicherung
Die
spezifische Wärmekapazität ist eine Materialeigenschaft. Um ein Kilogramm
eines Materials um ein Kelvin zu erwärmen wird für das Material eine typische,
konstante Wärmemenge benötigt. Bei
der Abkühlung des Bauteils gibt dieses genau die aufgenommene Wärme wieder ab
(Energieerhaltungssatz der Thermodynamik). Mauern mit einer hohen Wärmekapazität
schaffen en träges Innenklima. Die Erwärmung der Baustoffe erfolgt langsam,
aber auch die anschließende Abkühlung erfolgt langsam. Das bedeutet im
Klartext, dass große Temperaturunterschiede über den Tag verteilt nur langsam
auswirken.
Wärmeleitfähigkeit
und Wärmekapazität sind voneinander unabhängige Materialeigenschaften.
Für
die Auswahl von wärmedämmenden Materialien oder Bauteilen für den Hausbau
gibt es einige wichtige praktische Werte, den K-Wert und die Wärmekapazität.
Sie beziehen sich nun nicht auf ein Kilogramm des Materials sondern auf das
vorhandene Maß des einbaufähigen Bauteils. Der K-Wert gibt an, welche Wärmemenge
pro Quadratmeter eines Bauteils fließt wenn auf beiden Seiten des Bauteils eine
Temperaturdifferenz von einem Kelvin besteht. Je niedriger der K-Wert ist, um so
besser isoliert ein Bauteil. Anders ausgedrückt gibt er an, wieviel Wärme
durch ein Bauteil dem geschlossenen System Haus verloren geht. Er wird gemessen
in Watt pro Quadratmeter und Kelvin (W/m²K)
Ziel
ist es also, das Haus außen zu Dämmen und innen mit Baustoffen auszustatten,
die viel Wärme speichern.
Die Materialien, die innen Wärme speichern können, dürfen dabei nicht
gedämmt werden (kein Estrich mit Syropor-Trittschalldämmung, da dieser den
Wärmestrom unterbindet.
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