Wirksame Wärmekapazität

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Nach DIN V 18599-2 [2018-09], Nr. 6.7.1 ist die wirksame Wärmekapazität Cwirk nach DIN EN ISO 13786 zu bestimmen. Vereinfacht können auch folgende Pauschalwerte verwendet werden:

  • leichte Gebäudezonen Cwirk = 50 Wh/(m²K) * ANGF
  • mittelschwere Gebäudezonen Cwirk = 90 Wh/(m²K) * ANGF
  • schwere Gebäudezonen Cwirk = 130 Wh/(m²K) * ANGF

Für die Ermittlung aus Pauschalwerten wird die wirksame Wärmeskapazität immer auf die Nutzfläche (sommerlicher Wärmeschutz nach DIN 4108-2 und DIN V 18599) oder das Gebäudevolumen (Nachweise nach DIN V 4108-6) bezogen.

Wärmespeicherzahl s [kJ/(m²K)] ist die volumenbezogene Wärmekapazität eines Baustoffes/Bauteils und bezieht sich nicht auf das Gebäudevolumen:

[math]s = c_p \cdot \rho[/math]

Hinweis: Insbesondere bei der raumweisen Berechnung der Wärmekapazität für den sommerlichen Wärmeschutz werden bei der detaillierten Berechnung nach DIN EN ISO 13786 deutlich andere Werte erreicht als bei der Verwendung der Pauschalwerte. Thermische Simulationen zeigen zudem, dass die vereinfachten Berechnungsverfahren für Wärmeeinträge im Sommer bei gut gedämmten Gebäuden nicht mehr stimmen.

Siehe auch: Temperatur-Amplituden-Verhältnis


Berechnung nach DIN 4108-6

Die hier wirksame Wärmespeicherfähigkeit (Symbol Cwirk) genannte Wärmekapazität wird unter Nr. 6.5.2 beschreiben.

Nach DIN 4108-6 (Nr. 6.5.2 und Anhang D) können folgende Pauschalwerte benutzt werden:

  • Leichte Gebäude: Cwirk = 15 * Ve
  • Schwere Gebäude: Cwirk = 50 * Ve

Genaue Verfahren sind in DIN 4108-6 Nr. 6.5.2 und in Anhang H der EN 832 beschrieben.

Die Größe der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit ist abhängig von der spezifischen Wärmekapazität der verwendeten Baustoffe. Für die Speicherung (schwere Bauteile) sind etwa bis zu 10 cm der raumseitigen (unverdeckten) Bauteiloberfläche wirksam (für die Berücksichtigung bei der Nachtabsenkung nur etwa 3 cm, siehe auch Anhang H EN 832)

Für einen detaillierten Nachweis nach DIN 4108-6 ist zunächst die flächenbezogene wirksame Wärmekapazität (χ in J/(m²K)) zu bestimmen. Die Summe aller wirksamen Wärmekapazitäten der Bauteile multipliziert mit ihrer Fläche ergibt:

  • Cwirk = Σ χi * Ai

Allerdings gibt es bei der Bestimmung der flächenbezogenen wirksamen Wärmekapazität zwei sehr unterschiedliche Verfahren. Das vereinfachte Verfahren nach Nr. 6.5.2 DIN 4108-6 [2003-06], auf das sich auch die DIN 4108-2 bis zur Neuausgabe 2013 bezog berechnet die wirksame Wärmekapazität ohne den Übergangswiderstand:

  • χ = c * ρ * d

c = Spezifische Wärmekapazität und ρ = Rohdichte des Baustoffs.

Diese Vorgehensweise entspricht auch dem in DIN EN ISO 13786, Anhang C (Formel C.1) angegebenen vereinfachten Berechnungsverfahren ohne Berücksichtigung der Übergangswiderstände. Berücksichtigt man allerdings den Wärmeübergangswiderstand oder rechnet man nach dem ausführlichen Verfahren nach DIN EN ISO 13786 verringert sich die wirksame Wärmekapazität der Bauteile deutlich.

  • C = χ * A ==> wirksame Wärmekapazität eines Bauteils

Berechnung nach DIN EN ISO 13786

Nach Nr. 6.5 DIN EN ISO 13786 gibt es zwei Verfahren zur Berechnung der Wärmekapazität:

  • detaillierte Berechnung (Wärmematrix)
  • vereinfachte Berechnung nach Anhang C