Was ist Glasfaserisolierung – Definition

Beispiel der Isolierung – Glaswolle

Glaswolle  (ursprünglich auch als Glasfaser bekannt) ist ein Isoliermaterial aus  Glasfasern,  die mit einem Bindemittel zu einer wolleähnlichen Textur angeordnet sind. Glaswolle  und Steinwolle werden aus Mineralfasern hergestellt und werden daher häufig als „Mineralwolle“ bezeichnet. Mineralwolle ist eine allgemeine Bezeichnung für Fasermaterialien, die durch Spinnen oder Ziehen geschmolzener Mineralien entstehen. Glaswolleist ein Ofenprodukt aus geschmolzenem Glas bei einer Temperatur von etwa 1450 ° C. Aus dem geschmolzenen Glas werden Fasern gesponnen. Dieses Verfahren basiert auf dem Schleudern von geschmolzenem Glas in Hochgeschwindigkeitsspinnköpfen, ähnlich dem Verfahren zur Herstellung von Zuckerwatte. Während des Verspinnens der Glasfasern wird ein Bindemittel eingespritzt. Glaswolle wird dann in Rollen oder in Platten mit unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften hergestellt. Es kann auch als Material hergestellt werden, das auf die zu isolierende Oberfläche gesprüht oder an Ort und Stelle aufgebracht werden kann.

Zu den Anwendungen von Glaswolle gehören strukturelle Isolierung, Rohrisolierung, Filtration und Schallschutz. Glaswolle ist ein vielseitiges Material, das zur Isolierung von Wänden, Dächern und Böden verwendet werden kann. Es kann ein loses Füllmaterial sein, auf Dachböden geblasen oder zusammen mit einem aktiven Bindemittel auf die Unterseite von Strukturen gesprüht werden. Während des Einbaus der Glaswolle sollte diese stets trocken gehalten werden, da eine Erhöhung des Feuchtegehalts zu einer deutlichen Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit führt.

Beispiel – Wärmeverlust durch eine Wand

Eine Hauptquelle für den Wärmeverlust eines Hauses sind Wände. Berechnen Sie die Wärmestromrate durch eine Wand mit einer Fläche von 3 mx 10 m (A = 30 m ² ). Die Wand ist 15 cm dick (L ₁ ) und besteht aus Ziegeln mit einer Wärmeleitfähigkeit von k ₁ = 1,0 W / mK (schlechter Wärmeisolator). Angenommen, die Innen- und Außentemperaturen betragen 22 ° C und -8 ° C, und die Konvektionswärmeübertragungskoeffizienten an der Innen- und der Außenseite betragen h ₁ = 10 W / m ² K und h ₂ = 30 W / m ²K jeweils. Beachten Sie, dass diese Konvektionskoeffizienten stark von den Umgebungs- und Innenbedingungen (Wind, Luftfeuchtigkeit usw.) abhängen.

1. Berechnen Sie den Wärmefluss ( Wärmeverlust ) durch diese nicht isolierte Wand.
2. Nehmen Sie nun die Wärmedämmung an der Außenseite dieser Wand an. Verwendung  Glaswolleisolierung 10 cm dick (L ₂ ) mit der thermischen Leitfähigkeit von k ₂ = 0,023 W / mK und den Wärmefluss (berechnen Wärmeverlust ) durch diese Verbundwand.

Lösung:

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei vielen Wärmeübertragungsprozessen um Verbundsysteme und sogar um eine Kombination aus Wärmeleitung und Konvektion . Bei diesen Verbundsystemen ist es häufig zweckmäßig, mit einem Gesamtwärmeübergangskoeffizienten zu arbeiten , der als U-Faktor bezeichnet wird . Der U-Faktor wird durch einen Ausdruck definiert, der dem Newtonschen Gesetz der Abkühlung entspricht :

Der Gesamtwärmeübertragungskoeffizient ist mit dem im Zusammenhang Gesamtwärmewiderstand und ist abhängig von der Geometrie des Problems.

1. nackte Wand

Unter der Annahme eines eindimensionalen Wärmeübergangs durch die ebene Wand und ohne Berücksichtigung der Strahlung kann der Gesamtwärmeübergangskoeffizient wie folgt berechnet werden:

Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient beträgt dann:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 W / m ² K

Der Wärmestrom kann dann einfach wie folgt berechnet werden:

q = 3,53 [W / m ² K] × 30 [K] = 105,9 W / m ²

Der gesamte Wärmeverlust durch diese Wand beträgt:

q _loss = q. A = 105,9 [W / m ² ] × 30 [m ² ] = 3177 W

2. Verbundwand mit Wärmedämmung

Unter der Annahme eines eindimensionalen Wärmeübergangs durch die ebene Verbundwand, ohne Wärmekontaktwiderstand und ohne Berücksichtigung von Strahlung kann der Gesamtwärmeübergangskoeffizient wie folgt berechnet werden:

Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient beträgt dann:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 0,1 / 0,023 + 1/30) = 0,216 W / m ² K

Der Wärmestrom kann dann einfach wie folgt berechnet werden:

q = 0,216 [W / m ² K] × 30 [K] = 6,48 W / m ²

Der gesamte Wärmeverlust durch diese Wand beträgt:

q _loss = q. A = 6,48 [W / m ² ] × 30 [m ² ] = 194 W

Wie zu sehen ist, bewirkt eine Zugabe eines Wärmeisolators eine signifikante Verringerung der Wärmeverluste. Es muss hinzugefügt werden, ein Hinzufügen der nächsten Schicht Wärmeisolator führt nicht zu so hohen Einsparungen. Dies ist am Wärmewiderstand besser zu erkennen, mit dem der Wärmeübergang durch Verbundwände berechnet werden kann . Die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Wärmeübertragung zwischen zwei Oberflächen ist gleich der Temperaturdifferenz geteilt durch den gesamten Wärmewiderstand zwischen diesen beiden Oberflächen.