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Heizphase

Heizphase

Der klassische Versuch der Gebäudetechnik
Seit jeher werden Gebäude geheizt. Ob mit einem Lagerfeuer oder mit moderner Bodenheizung - das Verständnis über die thermischen Vorgänge ist grundlegend für jeden Gebäudetechniker und Architekten. Deshalb kommt auch am Modellhaus dem Heizversuch große Bedeutung zu. Verdeutlicht werden soll die Temperaturverteilung in der Luft und die Trägheit der Gebäudehülle im transienten Fall - also jene Zeit, die es braucht, bis ein Raum dieser Größe geheizt ist.

In diesem Versuch wurde mit unterschiedlichen Leistungen das Gebäude bis zum stationären Zustand — in dem sich die Temperaturen nicht mehr änderten — erwärmt. Die Sensoren waren in der Raummitte übereinander so positioniert, dass die Temperaturschichtung beobachtet werden konnte. Außerdem wurde die Umgebungstemperatur aufgezeichnet. Die Fenster blieben bei diesen Versuchen geschlossen; Anstelle der Kühldecke wurde die Isolierdecke — Deckenvariante mit durchgehender Dämmung und ohne Kühlplatten — verwendet und die Lüfteröffnungen wurden von außen mit Klebeband luftdicht abgeschlossen. Die Temperatur des Raumes, in dem sich das Modellhaus befindet, kann nicht beeinflusst werden - sie schwankt um 2 bis 3K, im Schnitt aber liegt sie bei etwa 20°C.


Heizphase

Ergebnisse
Die Heizung ist für eine reale Betrachtung natürlich völlig überdimensioniert — bei voller Leistung und Umgebungstemperaturen von ca. 20°C können im Inneren Temperaturen von bis zu 56°C erreicht werden — das kommt eher einer Sauna als einem Wohnbereich nahe, aber so können beim Einsatz in der Lehre, ohne große Wartezeiten schnell Ergebnisse produziert werden!

Anhand der Grafik lassen sich einige Dinge erkennen: Die Temperatur nahe der Heizplatten (Temp_unten) ist am höchsten, die in der Raummitte am kältesten. Das heißt, es bildet sich eine Walze aus, die die warme Raumluft nach oben aufsteigen lässt und an einer anderen Stelle kalte Luft wieder abfällt. Die Begrenzungsflächen (die Gebäudehülle) leiten die Wärme nach aussen, sind also im Schnitt kälter als die Lufttemperaturen, hier verlaufen also die "kalten" Luftströme nach unten. Durch die schwankende Zimmertemperatur kann immer nur die absolute Temperaturdifferenz zu den gemessenen Innentemperaturen betrachtet werden, jedoch muss dabei die Trägheit, also die zeitliche Verschiebung, berücksichtigt werden. Da die meiste Wärme über die Glasflächen verloren geht, könnte man mit einer "isolierten Front", die den gleichen Aufbau wie die restlichen Seitenwände aufweist, noch höhere Temperaturen erreichen.