Isı transfer katsayısı

Isı transferi katsayısı (halk dilinde de ısı yalıtım değeri) bir ölçüsüdür ısı transferi , bir (örneğin, bir duvar olarak) bir katı gövdesi içinden sıvı akışkanlar arasındaki bir ısı farkı için ikinci bir sıvı tespit (bir gaz ya da sıvı) . Düz bir duvar olması durumunda, duvarın alanı başına ve iki akışkan arasındaki Kelvin sıcaklık farkına göre ısı akışını (zaman başına ısı enerjisi) gösterir. Bu nedenle SI birimi W / (m² · K)'dir (metrekare başına watt ve Kelvin). Kullanılan sembol genellikle (özellikle makine mühendisliği ve proses mühendisliğinde ) veya (özellikle inşaatta ) şeklindedir. Isı transfer katsayısı , katı cisim ile sıvılar arasındaki ısı transfer katsayısına ve ayrıca katı cismin ısıl iletkenliğine ( ısı transfer katsayısı ) ve geometrisine bağlıdır. Aşağıdaki ifadeler inşaat için geçerlidir ve proses mühendisliği ve termal aparat yapımının özel durumlarıdır. ${\ görüntü stili k}$${\ görüntü stili U}$

Isı transfer katsayısı, bir bileşenin belirli bir parametresidir . Esas olarak kullanılan malzemelerin ısıl iletkenliği ve kalınlığı ile değil, aynı zamanda yüzeylerdeki ısıl radyasyon ve konveksiyon ile de belirlenir.

Isı transfer katsayısının ölçümü, vücudun ısı depolama kapasitesinin ölçüm sonucunu değiştirmemesi için sabit bir sıcaklık profili (yani her iki tarafta sabit sıcaklık) ile gerçekleşir.

Karşılıklı ısı transfer katsayısı olup ısı transfer direnci · m² K / W${\ görüntü stili R_ {T}}$

• Bağlı olarak daha yüksek bir ısı transfer katsayısı, kötü bir ısı yalıtım gövdesinin.
• Isı transfer katsayısı ne kadar düşükse (= ısı transfer direnci ne kadar yüksekse ), ısı yalıtım özelliği o kadar iyi olur.

Isı transfer katsayısı, özellikle bileşenler yoluyla iletim ısı kayıplarını belirlemek için kullanıldığı inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır .

Tanım ve anlam

Isı akış yoğunluğu ( SI birim Watt / metre olan bir bileşeni üzerinden ²) maruz dış hava sıcaklığında bir tarafında ve iç hava sıcaklığında diğer bir orantılı bir sıcaklık farkı olarak kararlı durum oran sabiti ile : ${\ görüntü stili q}$${\ görüntü stili \ teta _ {e}}$${\ görüntü stili \ teta _ {i}}$ ${\ görüntü stili \ teta _ {i} - \ teta _ {e}}$${\ görüntü stili U}$

${\ displaystyle {q} = U (\ teta _ {i} - \ teta _ {e}) \ qquad (1)}$

U-değerinin türetilmiş SI birimi W / (m² · K)'dir ve birim sembolü watt için W ve Kelvin için K birimidir .

Böylece, joule (= watt saniye ) cinsinden termal enerji miktarını açıklar . her iki taraftaki sıcaklıklar sabit ise (yani sadece ölçüm sırasında değil) 1 K (karşılık gelir) bir saniyelik bir süre boyunca iki oda arasındaki bir bölmeden bir metrekarelik bir alandan geçmesine izin verilir. 1 ° C'lik bir fark) farklılaşır. Birim watt saniye zaman bileşeni beri enerji artık açık bir şekilde, U-değeri nihai birim kullanılır ( "saniye") enerji birimi payda zaman bileşenine karşı azalır ( "saniye") . Bu nedenle birim J / (s · m² · K) olarak da anlaşılabilir. ${\ görüntü stili U}$

Bu şekilde tanımlanan U değeri, bu nedenle, örneğin bir pencerenin belirli bir camı gibi bileşenlerin "termal geçirgenliğinin" veya ısı yalıtım özelliklerinin bir ölçüsüdür. Küçük bir U değerine sahip bir bileşen, daha büyük bir U değerine sahip bir bileşenden daha az ısının geçmesine izin verir. Periyot boyunca yüzeyden geçen ısı miktarı , ${\ görüntü stili \ Delta t}$${\ görüntü stili A}$${\ görüntü stili Q}$

${\ displaystyle Q = {q} \ cdot A \ Delta t = U (\ teta _ {i} - \ teta _ {e}) \ cdot A \ Delta t \ qquad (2)}$

Burada bir bileşenin her iki tarafındaki ortamlar arasındaki ısı akışı yoğunluğu dikkate alınır (örn. iç ortam havasından dış ortam havasına). Tüm bileşenin özelliklerini değil, kullanılan malzemelerin özelliklerini (ör. içten dışa yüzey sıcaklığı) belirlemek istiyorsanız, bileşenin ısı transfer katsayısı yerine ısı transfer katsayısı kullanılmalıdır (bkz. ayrıca aşağıda ).

Tanım sınırlamaları

Tanım denklemi (1) durağan koşulları varsayar ve zamanla değişen sıcaklıklarda mevcut ısı akısı yoğunluğunu hesaplamak için uygun değildir . Bir ısıtma işlemi sırasında, örneğin bileşenin ısı depolama kapasitesi nedeniyle, denklem (1) kullanılarak yüzey ısı akışları hesaplanmaya çalışılırken dikkate alınmayan gecikme etkileri meydana gelir. Ancak sonraki soğutma işleminde hata ters yönde meydana gelir. Isıtma ve soğutma birbirine simetrik ise, iki hata birbirini yok eder. Gösterildiği gibi, kesinlikle periyodik sıcaklık değişimleri durumunda, denklem (2) bir periyot boyunca kaybedilen ısı miktarını hesaplamak için kullanılıyorsa ve ortalama sıcaklık değerleri ve periyot üzerinden ortalaması kullanılıyorsa hala geçerlidir : ${\ görüntü stili {q} (t)}$${\ görüntü stili \ Delta t}$${\ görüntü stili Q}$${\ displaystyle {\ üst çizgi {\ teta _ {e}}}}$${\ displaystyle {\ üst çizgi {\ teta _ {i}}}}$

${\ displaystyle Q = U ({\ üst çizgi {\ teta _ {i}}} - {\ üst çizgi {\ teta _ {e}}}) \ cdot A \ Delta t}$    (periyodik sıcaklık değişimleri için)

Gerçekte meydana gelen sıcaklık değişiklikleri hiçbir zaman tam olarak periyodik değildir, ancak ortaya çıkan hata, bileşenin söz konusu periyodun başında ve sonunda sadece biraz farklı ısı içeriği ile ilgilidir ve bu nedenle sınırlı kalır. Artan zamanla artan toplam ısı kaybı ile karşılaştırıldığında , binanın uzun vadeli bir ortalamada iletim ısı kaybına uğradığı iklim koşullarına maruz kalması koşuluyla tamamen ihmal edilebilir: ${\ görüntü stili \ Delta t}$${\ görüntü stili Q}$

${\ displaystyle Q \ yaklaşık U ({\ üst çizgi {\ teta _ {i}}} - {\ üst çizgi {\ teta _ {e}}}) \ cdot A \ Delta t}$    (herhangi bir sıcaklık değişikliği için ve yeterince büyük )${\ görüntü stili \ Delta t}$

Başlangıçta sabit koşullarla sınırlı olan tanımına rağmen, U-değeri bu nedenle , farklı ortalama sıcaklıkların neden olduğu, bir bileşenin standart kesiti boyunca daha uzun bir süre boyunca biriken iletim ısı kayıpları için uygun bir ölçüdür. gerçek, kararsız koşullar altında bile iç ve dış havanın Bir binanın enerji değerlendirmesinde önemli bir kriter olarak önemi bundan kaynaklanmaktadır.

Durağan ve kararsız davranışın karşılaştırılması

U-değeri temelinde belirlenen ortalama ısı akışı ile kararsız ısı akışının karşılaştırılması

Yandaki şekilde, bu ilişkiler belirli bir örnek kullanılarak gösterilmektedir. Dışta resmin üst kısmında gösterilen dış hava sıcaklıklarına maruz kalan, U değeri 1,2 W / (m² · K) olan 40 cm kalınlığında masif tuğla duvar düşünülürken, sabit sıcaklık 20 derecedir. °C iç kısımda uygulanır. Dış hava sıcaklıkları, Mayıs 2006'daki yedi güne ait gerçek beş dakikalık ölçüm verileridir.

Resmin alt kısmındaki turuncu eğri, mevcut verilerden (duvara pozitif akımlar akıyor, pozitif akımlar, negatif akımlar dışarı). Isı akışındaki güçlü dalgalanmalar, durumun açık bir şekilde kararsız karakterini gösterir. Söz konusu yedi gün boyunca dış hava sıcaklığının ortalama değeri 11.9 ° C'dir. U değeri bu nedenle ortalama bir ısı kaybını gösterir

${\ displaystyle {\ overline {q}} \, = \, {\ frac {Q} {A \ Delta t}} \, = \, U \ cdot ({\ overline {\ teta _ {i}}} - {\ overline {\ teta _ {e}}}) \, = \, 1 {,} 2 \ cdot (20-11 {,} 9) \, \ mathrm {\ frac {W} {m ^ {2} }} = 9 {,} 7 \, \ matrm {\ frac {W} {m ^ {2}}}}$

önceden. Bu değer mavi bir çizgi olarak gösterilir. Resmin alt kısmındaki kırmızı eğri, ısı akışının kümülatif ortalama değerini gösterir, yani, yedi günün tamamındaki ortalama değer elde edilene kadar art arda beş dakika, on dakika, on beş dakika vb. ortalama değer. sonunda sağ tarafa ulaştı. Açıkça görülebileceği gibi, ortalama alma süresi arttıkça, ısı akışındaki geçici dalgalanmaların ortalaması hızla alınır ve yedi gün içinde U-değeri tarafından tahmin edilen ortalama değere neredeyse mükemmel bir şekilde yaklaşır.

Kümülatif ortalama başlangıçta sistematik olarak U-değeri sonucunun üzerindedir, çünkü daha soğuk günlerden sonra (burada gösterilmemiştir) duvarın ısınması için başlangıçta duvara ortalamanın üzerinde bir ısı akışı gerekmiştir. Bu sapma bile, birkaç günlük ortalamadan sonra artık bir rol oynamaz.

Basitlik adına, güneş radyasyonundan gelen ısı girdisi buraya dahil edilmemiştir. Örneğin, dış hava sıcaklıklarını uygun şekilde artırarak ( radyan hava sıcaklıkları veya birleşik dış sıcaklıklar olarak adlandırılırlar) dikkate alınabilirler. Bu, matematiksel ilişkiler ve genel davranış açısından hiçbir şeyi değiştirmez.

Bileşenlerin ve malzemelerin U-değerinin hesaplanması

Yapı endüstrisinde kamu hukuku kanıtı için ısı transfer katsayısının hesaplanması , bina ile ilgili daha karmaşık durumları da ele alan EN ISO 6946'ya göre hesaplama adımlarına göre yapılır . Gerekli anma değerleri EN 12524 ve DIN 4108-4'te belirtilmiştir .

Bileşenler

Bir bileşenin ısı transferi, kullanılan malzemelerin ısıl iletkenliğine ve katman kalınlıklarının yanı sıra bileşen geometrisine (düz duvar, silindirik eğimli boru duvarı vb.) ve bileşen yüzeylerindeki geçiş koşullarına bağlıdır.

Genel olarak ısı transfer direnci, arka arkaya uzanan tek tek bileşen katmanlarının ısı transfer dirençleri ile iki yüzey üzerinde çevreleyen akışkanlara (hava, su vb.) karşı olan ısı transfer dirençlerinin toplamıdır ve ısı transfer katsayısının tersi:

${\ displaystyle {\ frac {1} {U}} = R _ {\ matematik {T}} = R _ {\ matematik {se}} + \ toplam R _ {\ matematik {i}} + R _ {\ matematik {si} }}$

ideal duvar

Birbiri ardına uzanan kalınlık ve termal iletkenlik katmanlarından oluşan düz, sonsuz bir şekilde uzatılmış bir duvar durumunda, orantı sabiti şu şekilde hesaplanır: ${\ görüntü stili d_ {i}}$${\ displaystyle \ lambda _ {i}}$

${\ displaystyle U = {\ frac {1} {R _ {\ mathrm {T}}}} = {\ frac {1} {R _ {\ Mathrm {se}} + {\ frac {d_ {1}} {\ lambda _ {1}}} + {\ frac {d_ {2}} {\ lambda _ {2}}} + \ nokta + {\ frac {d_ {i}} {\ lambda _ {i}}} + \ noktalar + R _ {\ matematik {si}}}}}$

ile birlikte

${\ görüntü stili U}$: W / (m² · K) cinsinden ısı transfer katsayısı

${\ displaystyle R _ {\ matematik {T}}}$: m² cinsinden ısıl direnç · K / W

${\ displaystyle R _ {\ matematik {se}}}$: m² cinsinden dış ısı transfer direnci · K / W

${\ görüntü stili d_ {i}}$: Katmanın m cinsinden kalınlığı${\ görüntü stili ben}$

${\ displaystyle \ lambda _ {i}}$: Katmanın W / (m K) cinsinden ısıl iletkenliği${\ görüntü stili ben}$

${\ displaystyle {\ frac {d_ {i}} {\ lambda _ {i}}} = R_ {i}}$: Katmanın m² cinsinden ısıl direnci · K / W${\ görüntü stili ben}$

${\ displaystyle R _ {\ matematik {si}}}$: m² cinsinden dahili ısı transfer direnci · K / W

pencere

İçin Tanımları pencere ısı transfer katsayıları , birim W / (m² mK):

Kv değeri: eski atama; tipik olarak 0,1 W / (m² · K) U _g'den daha yüksek

U _f değeri ( çerçeve için f ): pencere çerçeveleri için karakteristik değer; tipik değer: 1,3 W / (m² K)

U _g değeri ( cam için g ): pencere camı için karakteristik değer ( EN 673'e göre hesaplama yöntemi )

U _w değeri ( pencere için w ): tüm pencerenin karakteristik değeri

ψ _g değeri: cam paneller arasındaki termal köprü ( sıcak kenar )

ψ _e değeri: pencere çerçevesi ve duvar arasındaki ısı köprüsü

U _f değeri

U _f değeri genel olarak U değeri bir modifikasyonudur. F "kare" (açılımı İngilizce çerçeve ). Burada kastedilen, genellikle sabit çerçeve parçası ve hareketli çerçeve parçasından oluşan bir pencere çerçevesidir.

U _f değeri hesaplama, sıcak kutu ölçümü veya çok basitleştirilmiş yaklaşık bir yöntemle belirlenebilir. U _f değerinin hesaplanması EN ISO 10077-2 spesifikasyonlarına dayanmaktadır.

Hesaplama için (ve ölçüm için), karşılaştırılabilir koşullar yaratmak için gerçek cam (kalınlıklı) ilk önce gerçek cam kalınlığına ( ) sahip bir kalibrasyon paneli ( ) ile değiştirilir. Hesaplama için diğer geometrik özellikler EN ISO 10077-2'de çeşitlendirilmiş ve düzenlenmiştir. İki boyutlu termal iletkenlik artık bu tespit içinde sabit süreci göre tanımlı bir alan üzerinde bir sıcaklık farkı . ${\ görüntü stili d_ {g}}$${\ displaystyle \ lambda _ {p} = 0 {,} 035}$${\ görüntü stili d_ {p} = d_ {g}}$${\ görüntü stili A}$${\ görüntü stili \ delta T}$${\ görüntü stili L ^ {2D}}$

${\ displaystyle L ^ {2D} = {\ frac {Q} {\ delta T}}}$

${\ displaystyle U_ {f} = {\ frac {L ^ {2D} -U_ {p} \ cdot l_ {p}} {l_ {f}}}}$

Var:

${\ görüntü stili Q}$: W / m cinsinden toplam ısı akışı

${\ görüntü stili L ^ {2D}}$: W / (m K) cinsinden iki boyutlu termal iletkenlik

${\ görüntü stili \ delta T}$: K cinsinden iç-dış sıcaklık farkı

${\ görüntü stili U_ {f}}$: W / (m² · K) cinsinden Çerçeve U değeri

${\ görüntü stili U_ {p}}$: W / (m² · K) cinsinden Panel U değeri ( )${\ displaystyle U_ {p} = \ lambda _ {p} / d_ {p}}$

${\ görüntü stili l_ {f}}$: m olarak öngörülen çerçeve genişliği

${\ görüntü stili l_ {p}}$: Panel uzunluğu, profilin sonundan itibaren m ( )${\ displaystyle {l_ {p}} \ geq 190 \, \ matematik {mm}}$

Buradaki en büyük zorluk , bir pencere profilinin karmaşık geometrisi ve ayrı ayrı hesaplanması zor olan boşluklar nedeniyle, gerçekte yalnızca sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak ölçülebilen veya hesaplanabilen toplam ısı akışının belirlenmesidir . ${\ görüntü stili Q}$

Bileşenlerin ve malzemelerin U-değerinin ölçülmesi

Yapı malzemesi parametrelerinin sertifikasyonu için kesin ısı transfer katsayılarının belirlenmesi, karşılaştırılabilir koşulları garanti etmek için karmaşık test tesislerinde üretici adına malzeme araştırma ve test enstitüleri tarafından gerçekleştirilir.

Ek olarak, bina yalıtımının kalitesini yerinde (yerinde) değerlendirmenin başka üç yöntemi daha vardır: termal görüntüleme kamerası, çoklu sıcaklık ölçümleri ve ısı akışı ölçümü (U-değeri ölçümü).

Termal kamera

Termal görüntüleme yöntemi ( termografi olarak da bilinir ), evlerin ısı yalıtımını test etmek, bina teşhisi ve / veya duvarın yapısal analizi için enerji sertifikalarının oluşturulması, duvarlarda ve çatılarda nem tespiti ve duvarlardaki çatlakların lokalizasyonu için kullanılır. boru hatları. Bir termal görüntü, bir binanın yalıtımının genel kalitesini anlamaya yardımcı olur (ısı köprülerinin tanımlanması, homojen olmayan yalıtım katmanları). Termal görüntüleme kameraları yalnızca termal radyasyonu ölçer, ancak sıcaklıkları veya termal konveksiyon veya termal iletimi ölçmez; bu nedenle yalıtımı değerlendirmek için kullanılabilecek herhangi bir veri (örneğin U değeri) üretmezler. Bu teknik bu nedenle sadece U-değerini kabaca belirlemek için kullanılabilir.

Çoklu sıcaklık ölçümleri

Binanın içinde ve dışında çoklu sıcaklık ölçümleri ve basitleştirilmiş varsayımlarla, bir yapı elemanı boyunca bir ısı akışı hesaplanabilir. Bu ısı akışı, U-değerinin belirlenmesini sağlar. Bu yöntem nicel ölçüm sonuçları sağlar, ancak yalnızca birkaç senaryoda yerinde ölçümler için pratik kullanım için uygundur.

U-değeri tespiti için özel bir sıcaklık sensörü, uyumlu bir ölçüm cihazı ve başka bir sıcaklık sensörü ile bir bileşenin ısı transfer katsayısı (U-değeri) kullanım yerinde (örn. şantiye) zarar vermeden belirlenebilir. U değerinin ölçümü için aşağıdakiler belirlenir:

• Dış sıcaklık Ta
• İç sıcaklık Ti
• Bileşenin yüzey sıcaklığı Tw (iç).

Dış sıcaklığı ölçmek için bir radyo sensörü kullanılır. Tüm veriler bir ölçüm programı aracılığıyla ölçüm cihazına kaydedilir ve kaydedilir ve ardından yazılım yardımıyla değerlendirilir ve belgelenir. İlgili sıcaklıkların ölçümü ve farklılıkların belirlenmesi kolaydır. Makul düzeyde güvenilir ölçüm sonuçları için aşağıdaki gereksinimler karşılanmalıdır:

• İç ve dış sıcaklık farkı, ideal olarak> 15 K
• sabit koşullar
• güneşe maruz kalma yok
• ölçüm aralığında ısıtma radyasyonu yok.

Gece veya gün doğumundan önceki sabah erken saatler, U-değerini belirlemek için çoklu sıcaklık ölçümleri için özellikle uygundur.

U değeri ölçüm cihazı

Çoklu sıcaklık ölçümleri - pencerelerin özel durumu

U _g değerini belirlemeye yönelik bir diğer gelişme , Bavyera Uygulamalı Enerji Araştırmaları Merkezi ile birlikte geliştirilen Netzsch Gerätebau GmbH'nin iki parçalı U _g değeri ölçüm cihazı "Uglass"tır . Burada, camın bir tarafı aktif olarak ısıtılarak, ölçüm için gerekli olan iç ve dış sıcaklık farkı sağlanır. Bu, çalışma sıcaklığı aralığının -10 °C ile +60 °C arasında olduğu anlamına gelir. Ölçüm cihazı, 0,5 ile 4 W/(m² · K) arasındaki U _g değerleri ile piyasada bulunan tüm ikili ve üçlü camların yalıtım değerlerini belirlemek için kullanılabilir . Uglass'ın ölçüm doğruluğu 1.0 W/(m² · K) üzerindeki U _g değerleri ile ± %10 aralığındadır . 1.0 W / (m² · K) altındaki U _g değerleri için ölçüm doğruluğu ± 0.1 W / (m² · K) dir. Ölçme ve değerlendirme Uglass yazılımı tarafından otomatik olarak yapılmaktadır.

Isı akışı yöntemi

gSKIN U-Değeri Kiti kullanılarak U-değerinin belirlenmesi

Bir yapı elemanının iki tarafı arasında bir sıcaklık farkı olduğu anda, ısı bu malzemeden geçer. Isı akışı yöntemi bu etkiye dayanır ve bir ısı akış sensörü (iç duvar) ve iki sıcaklık sensörü (iç hava sıcaklığı ve dış hava sıcaklığı) kullanarak U değerini ölçer. 5 °C'lik sıcaklık farkları güvenilir ölçümler için yeterli olduğundan, bu yöntem yerinde çalışır ve herhangi bir yapı malzemesinin U-değerinin basit bir şekilde hesaplanmasını sağlar. Isı akışı yöntemi standartlarda (ISO 9869, ASTM C1046 ve ASTM C1155) açıklanmıştır. Bu standartlara göre ölçüm yapılabilmesi için ölçüm süresinin en az 72 saat olması gerekmektedir. Uygulamada, ISO 9869 uyumlu bir ölçüm için gerekli olan 72 saatin süresi dolmadan U değeri sabit bir değere ulaşırsa (yapı malzemesine, kalınlık ve sahadaki sıcaklık dalgalanmalarına bağlı olarak) daha kısa bir süre yeterli olabilir. Yazılımla birlikte, ölçüm bir dizüstü bilgisayarda canlı olarak takip edilebilir ve ölçülen değerler diğer hesaplama programları için kullanılabilir. Bu, bina kabuğunun termal özelliklerini değerlendirmek için bir gösterge olan U-değerinin malzeme tahribatı olmadan ölçülebileceği anlamına gelir.

eleştiri

Isı transfer katsayısı belirlenirken, sadece ısı iletiminden kaynaklanan sıcaklık farkları ölçülür, ancak termal radyasyondan kaynaklanan ısı kayıpları veya kazançları ölçülmez. Bu nedenle, ısı yalıtımı üzerindeki etkileri (örneğin, kızılötesi radyasyonu yansıtan ısı yalıtım malzemelerinin alüminyum katmanları durumunda ) bu nedenle yalnızca yetersiz bir şekilde dikkate alınır. Sonuçların karşılaştırılabilirliği ve bir binanın ısı kayıplarının değerlendirilmesi için U-değerinin uygunluğu, ölçümlere kendileri katılmış olsalar bile, net ölçümlere rağmen bazıları tarafından tartışılmaktadır (Bossert).

İnşaat sektörünün tipik değerleri

Yapısal ısı yalıtımı için önemi

10 Ekim 2009 tarihinde Almanya'da yürürlüğe giren Enerji Tasarrufu Yönetmeliği'nde (EnEV) değişiklik yapan yönetmeliğe göre , yıllık birincil enerji gereksinimi Q _P ve özgül iletim ısı kaybı H ' _T (konut dışı binalar için: ortalama ısı yapı bileşeninin tipine göre ısı aktaran çevreleyen yüzeylerin transfer katsayıları) bir olmalıdır. Yapılan bina belirli sınır değerlere uygun olmalıdır. U-değerleri iletim ısı kaybının hesaplanmasına dahil edilir ve bu da birincil enerji ihtiyacının hesaplanmasında kullanılır. Ayrıca EnEV, mevcut binalarda değiştirildiğinde veya yeni kurulduğunda belirli bileşenlerin ısı transfer katsayısı için sınır değerler belirler.

1 Kasım 2020 itibariyle EnEV'in yerini Bina Enerji Yasası (GEG 2020) almıştır.

Her bir bileşenin yıllık ısıtma gereksinimindeki azalmayı tahmin etmek için U-değerinin kullanılması

Bir binanın her dış bileşeninin “termal geçirgenliği” U değeri ile karakterize edilir. Bu nedenle U değeri, ısı yalıtım özelliklerinin ölçüsüdür. Isı aktaran harici bileşenlerin U değerleri, bir bileşen kataloğundan alınabilir veya (bileşen yapısı ayrıntılı olarak biliniyorsa) hesaplanabilir. Bu makalenin amacı, ek ısı yalıtımının bir bileşenin ısıtma enerjisi gereksinimi üzerindeki etkisini bir cep hesaplayıcı ile basit bir şekilde tahmin edebilmektir.

Alman bina stokundaki tipik bileşen yapılarının U değerleri, posta kodu alanlarına göre sıralanmış bir incelemede derlenir. Daha kesin bileşen bilgisi mevcutsa, internette kullanılabilecek bir hesaplama programı da kullanılabilir.

Isıtma günlerinin sayısı HT, yılda ısıtma sınırının (aslında daha doğru: ısıtma sınır sıcaklığı) altına düşüldüğü günlerin sayısını tanımlar (yani, ortalama gündüz dış sıcaklığının ısıtma sınır sıcaklığının altında olduğu). Almanya'da, VDI 2067'ye göre ısıtma günleri, on yıllık bir sürenin ortalama değeri olarak 15 ° C'lik bir ısıtma sınırına dayanmaktadır. Isıtma mevsimi boyunca ısıtma günleri ve ortalama dış sıcaklık iklime ve yere bağlıdır. B. alınacak.

Örnek: Isıtma sezonunda Karlsruhe için ortalama dış hava sıcaklığı: 6,3 °C; Isıtma sınırı: 15 ° C; 255 ısıtma günü; ortalama oda sıcaklığı 20 °C; Isıtma günlerinde sıcaklık farkı Δ θ : (20 - 6,3) K = 13,7 K.

Isı akışı (bileşen yoluyla iletim ısısı kaybı) şunlarla sonuçlanır:

${\ displaystyle \ Phi = U \ cdot A \ cdot \ Delta \ teta}$

Isı akışı, akış süresi ile çarpılarak elde edilen ısı miktarı:

${\ displaystyle Q = \ Phi \ cdot t}$

Karlsruhe için karşılık gelen değerler aşağıdaki malzeme değerleriyle birlikte kullanılırsa:

• 30 cm asmolen kagir (ρ = 1,2 kg / dm³) U ₁ = 1,33 W / (m² · K) mevcut binada
• 12 cm ETICS ile renovasyon; λ _R = 0.035 W / (m · K) bir U'ya yol açar _yeni = 0.24 W / (m² · K)
• İki U değeri arasındaki fark: Δ U = (1,33 - 0,24) W / (m² · K) = 1,09 W / (m² · K)

İki U değeri arasındaki fark, Karlsruhe bölgesindeki 15 m²'lik bir dış duvar için yıllık ısıtma gereksiniminde yaklaşık 1370 kWh azalma ile sonuçlanır.

Bir ısıtma periyodu için kWh cinsinden gerekli ısı miktarı Q, aşağıdaki sayısal denklem kullanılarak belirlenebilir (yüzey alanı A m² olarak kullanılacaktır):

İklim bölgesine bağlı olarak aşağıdakiler geçerlidir:

• Oberstdorf: Q ≈ 120 · U · A
• Münih: Q ≈ 100 · U · A
• Karlsruhe: Q ≈ 84 · U · A
• kıyı bölgeleri için: Q ≈ 96 · U · A

Ek ısı yalıtımı ile U-değerinin basitleştirilmiş tespiti

Envanterdeki U değeri biliniyorsa (örneğin, bir katalog bileşeninden U _eski ), o zaman ek ısı yalıtımlı U _yeni U değeri aşağıdaki formül kullanılarak basitleştirilebilir:

${\ displaystyle U _ {\ matrm {yeni}} \ yaklaşık {\ frak {1} {{\ frac {1} {U _ {\ matrm {eski}}}} + {\ frac {d _ {\ matrm { D}} } {\ lambda _ {\ matematik {R}}}}}}}$

Burada, m cinsinden yalıtım tabakası kalınlığı d _D ve W / (m · K) cinsinden hesaplanan termal iletkenlik değeri λ _R kullanılacaktır. Alçı katmanları ihmal edilebilir.

normlar

• EN ISO 6946 Yapı bileşenleri - Isıl direnç ve ısıl geçirgenlik - Hesaplama yöntemi
• EN ISO 7345 Termal koruma - Fiziksel miktarlar ve tanımlar
• EN ISO 9346 Binaların ve yapı malzemelerinin ısı ve nem davranışı - Maddelerin taşınması için fiziksel miktarlar - Terimler
• EN ISO 10077-2 Pencerelerin, kapıların ve panjurların termal davranışı - Isı transfer katsayısının hesaplanması - Bölüm 2: Çerçeveler için sayısal yöntem
• EN 673 Binada cam - Isı transfer katsayısının belirlenmesi (U-değeri) - Hesaplama yöntemi
• EN 12524 Yapı malzemeleri ve ürünleri - Isı ve nem koruma özellikleri - Tablolu nominal değerler
• Bina yapımında DIN 4108 ısı yalıtımı , bileşenlerin U-değerlerine daha fazla gereksinim getirir, ancak enerji tasarrufu amacıyla değil, daha ziyade yapısal hasardan kaçınma ( minimum ısı yalıtımı )

Edebiyat

• W. Heindl: Periyodik termal yükler ile düz bir duvarın termal koruması (1. kısım). İçinde: Tuğla endüstrisi. Sayı 18, 1966, s. 685-693.
• W. Heindl: Termal köprülerin geçici termal davranışı üzerinde - Veya: Çok boyutlu ısı iletimi olan bileşenlerin ısı depolama kapasitesinin iletim ısı kayıpları üzerinde bir etkisi var mı? İçinde: Yapı Fiziği. Cilt 4, 1982, sayfa 145f.
• M. Reick, S. Palecki: DIN EN ISO 6946 tablolarından ve formüllerinden alıntı . Yapı Fiziği ve Malzeme Bilimi Enstitüsü. Essen Üniversitesi. Durum: 10-1999. ( çevrimiçi ; PDF; 168 KB)
• T. Richter, S. Winkelmann-Fouad: U-değerinin ısı taşıma prosesleri için bir parametre olarak kullanılması. İçinde: E. Cziesielski (Ed.): Yapı Fiziği Takvimi 2005 . Ernst & Sohn, Berlin 2005, ISBN 3-433-01722-0 .

İnternet linkleri

• energiesparhaus.at adresinde kolay çevrimiçi U-değeri hesaplaması
• baustoffkunde.info'da k-değerinin hesaplanması için tanımlar ve formüller
• www.Bastelitis.de adresinde U-değeri hesaplamasına ve çevrimiçi hesap makinesine giriş
• U- Wert.net'te çevrimiçi U-değeri hesaplamasının ücretsiz demo versiyonu

• Federal Ekonomik İşler ve Enerji Bakanlığı'nda U _g değeri ölçüm cihazı NETZSCH Uglass

Bireysel kanıt

1. ↑ EN ISO 6946, Reick, Palecki'ye göre; bkz standartları ve literatürü
2. ↑ W. Heindl: Periyodik termal yükler ile düz bir duvarın termal koruması (1. kısım) . İçinde: Tuğla endüstrisi. Sayı 18, 1966, s. 685-693.
3. ↑ W. Heindl: Isı köprülerinin kararsız ısıl davranışı üzerine - Veya: Çok boyutlu ısı iletimi olan bileşenlerin ısı depolama kapasitesinin iletim ısı kayıpları üzerinde bir etkisi var mı? İçinde: Yapı Fiziği. Cilt 4, 1982, sayfa 145f.
4. ↑ J. Ebel: U değeri: sadece durağan veya aynı zamanda kararsız. içinde: bauzeitung. 56, H. 3, 2002, s. 56-60.
5. ↑ J. Ebel: EnEV, güneş radyasyonu ve Boltzmann emisyonu. İçinde: Yapı Fiziği. 25, H. 5, 2003, s. 306-310.
6. ↑ Pencere: Toplam U değerini belirleyin
7. ↑ greenTEG AG: greenTEG'in U-Değeri Kiti ile U-Değeri Ölçümleri. 4 Temmuz 2017'de alındı . 
8. ↑ Guido F. Moschig: Bina tadilatı. Vieweg + Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8351-0183-8 , sayfa 101f. (books.google.at)
9. ↑ EMPA : Dış duvarın ısı depolama kapasitesinin güneş enerjisi kazancı üzerindeki etkisi. EMPA araştırma raporu No. 136.788. Aralık 1994.
10. ^ Çevreye Duyarlı Bina eV Merkezi: Bina stokundaki tipik bölgesel malzemelerin kataloğu. İçinde: www.zub-kassel.de. Center for Environmentally Conscious Building eV, 20 Ekim 2019, erişim tarihi 18 Aralık 2020 (Almanca). 
11. ↑ Dr. Ralf Plag: U değeri hesaplayıcısı. içinde: bastelit. Erişim tarihi: 18 Aralık 2020 (Almanca). 
12. ↑ Bruno Bosy: Alman şehirlerinin ortalama dış sıcaklıkları. İçinde: http://www.bosy-online.de . Erişim tarihi: 18 Aralık 2020 (Almanca).