Langwellige Strahlung

Solare-strahlung.png

Langwellige Strahlung (Wärmestrahlung der Atmosphäre = Wärmeübergangswiderstand = langwellige Gegenstrahlung).

Über langwellige Strahlung erfolgt ein Strahlungsaustausch zwischen anderen Wärmestrahlern. Für die (hygro-)thermische Simulation wird oft unterteilt zwischen:

  • langwelliger atmosphärischer Gegenstrahlung
  • langwelliger terrestrischer Gegenstrahlung
  • langwelliger reflektierter atmosphärischer Gegenstrahlung

Die Leistung ist dabei ist die Summe aller strahlender Flächen. Im Idealfall von zwei gegenüber liegenden Flächen ist die Strahlung eines Körpers:

I = σ * ε * T4

Das entspricht etwa einer Flachdachfläche die zum Himmel strahlt. Für die oben genannten Gegenstrahlungen kann ein Sichtbarkeitsfaktor wie folgt bestimmt werden:

fsky = cos(βsurf/2)2
fter = sin(βsurf/2)2

Dabei ist βsurf die Neigung der Oberfläche (Flachdach βsurf=0° | Steildach z.B. βsurf=25..60° | Wand βsurf=90°).

Die atmosphärische Gegenstrahlung Il,sky steht meist als Wert über einen Wetterdatensatz zur Verfügung.

Die terrestrische Gegenstrahlung Il,ter kann entweder gemessen werden und steht als Wetterdatensatz zur Verfügung oder sie wird über die Lufttemperatur generiert. Dabei geht man davon aus, dass die Oberflächentemperatur des Erdreichs etwa der Lufttemperatur entspricht:

 Il,ter = εter * σ * TLuft4

&sigma ist die Stefan-Boltzmann-Konstante, der Emissionsgrad der Erdoberfläche wird mit ε=0,9 angenommen, Tluft ist die thermodynamische Temperatur der Außenluft.

Die reflektierte atmosphärische Gegenstrahlung Il,refl wird meist über den langwelligen Reflexionsgrad (in WUFI ρter = 0,1) multipliziert mit der atmosphärischen Gegenstrahlung generiert:

Il,refl = ρter * Il,sky


Die langwellige Wärmestrahlung ist bereits im Wärmeübergangskoeffizienten enthalten:

[math]R_s = \frac 1{h_c + h_r}[/math] wobei [math]h_r = \epsilon \cdot 4 \cdot \sigma \cdot T_{mn}^3[/math]

Üblicherweise ergeben sich im Mittel Werte von etwa hr=4..5 W/(m²K).