Hohlwanddämmung
Die Hohlwanddämmung ist eine Wärmedämmungsmethode, mit der Wärmeverluste durch eine Hohlwand verringert werden, indem der Luftraum mit einem Wärmeisolator gefüllt wird. Diese Materialien (z. B. Polyurethan ) funktionieren einfach, indem sie eine große Anzahl gasgefüllter Taschen aufweisen, die eine Konvektion in großem Maßstab verhindern . Der Wechsel von Gastasche und festem Material führt dazu, dass die Wärme über viele Grenzflächen übertragen werden muss, was zu einer raschen Abnahme des Wärmeübertragungskoeffizienten führt.
Während des Baus neuer Gebäude werden Hohlräume häufig mit Glaswolle- oder Steinwolleplatten gefüllt, die zwischen den zwei Blättern (Seiten) der Wand angeordnet sind. Polyurethanschaum (PUR) ist ein geschlossenzelliges duroplastisches Polymer. Die Polyurethanschaumisolierung ist in geschlossenzelligen und offenzelligen Formeln erhältlich. Polyurethanschaum kann als Hohlwanddämmung oder als Dachdämmung, Fußbodendämmung, Rohrdämmung, Dämmung von Industrieanlagen eingesetzt werden. Dämmplatten aus PUR können auf alle Elemente der Gebäudehülle aufgebracht werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass PUR unter Verwendung der vorhandenen Öffnungen und einiger zusätzlicher Löcher auch in vorhandene Hohlwände injiziert werden kann.
Bei bestehenden Gebäuden, die nicht mit isolierten Hohlräumen gebaut wurden, wird ein Fasermaterial wie Zellulosedämmung oder Glaswolle durch geeignet gebohrte Löcher in den Hohlraum geblasen, bis es den gesamten Wandraum ausfüllt. Lose Dämmung besteht aus kleinen Partikeln aus Fasern, Schaum oder anderen Materialien. Die gebräuchlichsten Arten von Materialien, die für lose Dämmungen verwendet werden, sind Zellulose , Glaswolle und Steinwolle .
Eingeblasene und lose gefüllte Isolierung
Schüttgüter können in Dachböden und fertige Wandhohlräume eingeblasen werden . Bei bestehenden Gebäuden, die nicht mit isolierten Hohlräumen gebaut wurden, wird ein Fasermaterial wie Zellulosedämmung oder Glaswolle durch geeignet gebohrte Löcher in den Hohlraum geblasen, bis es den gesamten Wandraum ausfüllt. Lose Dämmung besteht aus kleinen Partikeln aus Fasern, Schaum oder anderen Materialien. Die gebräuchlichsten Arten von Materialien, die für lose Dämmungen verwendet werden, sind Zellulose, Glaswolle und Steinwolle.
- Die Zellulosedämmung wird aus Recyclingpapierprodukten, hauptsächlich Zeitungen, hergestellt und weist einen sehr hohen Anteil an Recyclingmaterial auf.
- Glaswolle (ursprünglich auch als Glasfaser bekannt) ist ein Isoliermaterial aus Glasfasern, die mit einem Bindemittel zu einer wolleähnlichen Textur angeordnet sind.
- Steinwolle , auch Steinwolle genannt, basiert auf natürlichen Mineralien, die in großen Mengen auf der Erde vorhanden sind, z. B. Vulkangestein, typischerweise Basalt oder Dolomit.
Diese kleinen Partikel aus diesen Materialien bilden ein Isolationsmaterial, das sich an jeden Raum anpassen kann, ohne Strukturen oder Oberflächen zu stören. Eine der Methoden ist die Wet-Spray-Zellulosedämmung. Diese Art der Dämmung ähnelt einer losen Dämmung, wird jedoch mit einer kleinen Menge Wasser aufgetragen, um die Zellulose an die Innenseite offener Wandhohlräume zu binden.
Isolationsbeispiel – Zellulosedämmung
Die Zellulosedämmung wird aus Recyclingpapierprodukten, hauptsächlich Zeitungen, hergestellt und weist einen sehr hohen Anteil an Recyclingmaterial auf. Die erhaltenen Cellulosefasern haben eine wollartige Struktur (daher Papierwolle). Um die Cellulosefasern feuchtigkeits- und flammhemmend zu machen, werden Borsäure oder Ammoniumsulfat zugesetzt. Zellulosedämmung wird in Wand- und Dachhohlräumen verwendet, um freie Geräusche zu isolieren, gegen Zugluft zu schützen und zu reduzieren. Zellulosedämmung wird sowohl in neuen als auch in bestehenden Häusern verwendet, normalerweise als lose Verfüllung in offenen Dachbodeninstallationen und dicht gepackt in Gebäudehohlräumen. Cellulose und die anderen Schüttgüter können in Dachböden, fertige Wandhohlräume und schwer zugängliche Bereiche eingeblasen werden.
Typische Wärmeleitfähigkeitswerte für Zelluloseisolierung zwischen 0,022 und 0,035 W / m K ∙ .
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.
- Berechnen Sie den Wärmefluss ( Wärmeverlust ) durch diese nicht isolierte Wand.
- 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.
- 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
- 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.
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