Temperaturleitfähigkeit statt Wärmeleitfähigkeit bei der Dämmung

 
Dämmstoffe mit hoher Wärmekapazität sind besser.

Ihre physikalische Dimension (m²/s) ist wenig anschaulich, was in der Physik jedoch grundsätzlich nichts bedeuten muss.

Die spezifische Wärmekapazität c wird in Joule pro Grad und Masse gemessen. Man kann sie auch die massebezogene Wärmekapazität nennen. Masse ist wiederum das Produkt aus Dichte und Volumen. Der Ausdruck ρ*c im Nenner von λ /(ρ*c) wird also zu Joule pro Grad und Volumen (die Dichte kürzt sich ja heraus), was man als volumenbezogene Wärmekapazität bezeichnen kann.

Also:

TL = Wärmeleitfähigkeit/(volumenbezogene Wärmekapazität)

Die TL ist umso geringer, je grösser die volumenbezogene Wärmekapazität ist. Anschaulich betrachtet wird ein Material mit grosser volumenbezogener Wärmekapazität zuerst viel Wärmeenergie aufnehmen bevor es sie weiterleitet. Die Wärme kommt also am Ende eines Wärmeleiters später an. Materialien mit hoher Wärmekapazität stellen demnach Puffer für Wärmeenergie dar. Dies wird sich beim sommerlichen Hitzeschutz in Gebäuden als die Schlüsseleigenschaft herausstellen.

Die Darstellung TL = Wärmeleitfähigkeit/(volumenbezogene Wärmekapazität) sollte nur als Basis für eine anschauliche Begründung dienen. Im Folgenden wird wieder von der Darstellung TL = λ /(ρ*c) ausgegangen, insbesondere weil die in dieser Formel vorkommenden Parameter für viele Stoffe leicht zu beschaffen sind.

Zurück zum Beispiel:

Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperaturleitfähigkeit von Eisen über 100 mal höher ist als von Holz, was völlig im Einklang mit der Erfahrung "Warme Hand umfasst eine kalte Eisenstange" ist.

Um die Bedeutung für den sommerlichen Hitzeschutz zu verstehen nehmen wir jetzt statt Eisen und Holz zwei Materialien, die beide als Dämmstoffe Verwendung finden.

Styropor hat also die sechsfache Temperaturleitfähigkeit wie Kork. Dies liegt hauptsächlich an der im Vergleich zu Kork geringeren Dichte.

Die Wärmeleitfähigkeit von Styropor ist zwar etwas geringer (und damit besser) als von Kork, dafür kommt die Wärme von der sommerlich erhitzten Aussenwand bei Styropordämmung sehr viel schneller im Innenraum an, nämlich sechsmal so schnell. In der Praxis bedeutet das, dass es an einem sommerlichen Tag bei Styroporisolierung bereits z.B. nach 2 Stunden beginnt innen wärmer zu werden, und bei Kork erst nach 12 h. Da in der Nacht von aussen keine Wärme nachgeliefert wird, kommt die Wärmewelle bei Korkdämmung nach 12 Stunden in deutlich abgeschwächter Form an. Umgekehrt wird es bei Styropordämmung mit einigen Stunden Verzögerung ausgeprägte Temperaturspitzen in den Innenräumen geben.

Die Abschwächung der Temperaturspitzen nennt man Amplitudendämpfung, und die Verzögerung nennt man Phasenverschiebung. Beides wird hier sehr gut erklärt.

Die bisherigen Ausführungen legen dar, dass die Temperaturleitfähigkeit für den sommerlichen Hitzeschutz die wesentliche Stoffeigenschaft ist, und nicht die Wärmeleitfähigkeit. Der wesentliche Grund dafür liegt in der stark schwankenden Aussentemperatur im Sommer.

Nun ist es nicht besonders schwer einzusehen, dass wesentliche Temperaturschwankungen an den meisten Tagen des Jahres bestehen.

Die Auswirkungen sind im Winter allerdings lange nicht so gross wie im Sommer, sodass die alleinige Ausrichtung der Dämmung an der Wärmeleitfähigkeit zumindest keine grobe Fehlplanung darstellt. Optimal ist sie aber nicht, wie die Ausführungen in diesem Kapitel gezeigt haben.

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