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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 11.08.2015 / 16.09.2021
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Was gibt der U-Wert an?

Der U-Wert ist ein Wärmedurchgangskoeffizient. Er gibt an, wie gut ein Bauteil isoliert ist.
In Watt pro msenkrecht zur Oberfläche bei einer Temperaturdifferenz von einem Kelvin.
--> je kleiner der Wert umso besser die Dämmung.
Einheit [W/m2*K]

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Was ist Strahlung?

Eine nicht materiegebundener Wärmetransport zwischen zwei Körpern (also auch im Vakuum).

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Was ist Konvektion?

Konvektion beschreibt den Wärmestrom an einer Grenze zwischen zwei Materialien, deren Aggregatszustand unterschiedlich ist. (Zusätzlicher Widerstand an der Grenzschicht)

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Nenne die drei wesentlichen Formen der Wärmeübertragung (Wärmetransport)

  • Wärmeleitung
  • Konvektionsströmungen
  • Strahlung
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Von was ist die Grösse des Wärmeübergangskoeffizienten h hauptsächlich abhängig?

Die Bewegungung des flüssigen oder gasförmigen Stoffes hat einen grossen Einfluss.

Turbulunte Strömungen haben einen viel höheren Wärmeübergangskoeffizient als laminare Strömungen.
Das heisst der Widerstand ist geringer und Wärme wird einfacher übertragen bei turbulenter Strömung

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Die Berechnung des Strahlungsaustausches ist schwierig. Wie wird diesem Wärmeaustausch in der Praxis trotzdem Rechnung getragen? (Im Zusammenhang mit Isolationen)

Bei der Berechnung des U-Wertes wird der Effekt der Strahlung in den h-Wert gepackt.

(der Wärmeübergangskoeffizient wird um einen mittleren Strahlungsanteil erhöht)

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Was bedeutet ein schwarzer Körper im Zusammenhang mit Strahlung?

Alle auftreffenden Strahlen werden absorbiert.
Emissionsverhältnis 1

Ein Schwarzkörper (E=1) emittiert umgekehrt auch die maximal mögliche Strahlung.

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Wie unterscheiden sich U-Wert und lambda?

Der U-Wert ist ein Koeffizient und gibt die isolierende Eigenschaften eines bestimmten Bauteils oder einer ganzen Wand mit einer spezifischen Dicke an. Multipliziert mit der Fläche und der Temperaturdifferenz kann somit auf einfache Art der Wärmefluss durch ein Bauteil oder eine Wand erechnet werden.

Lambda gibt die Wärmeleitfähigkeiten eines bestimmten Materials bei einer Dicke von 1 m und einer Temparaturdifferenz von 1 Kelvin an.

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Wie gross ist der Wärmestrom durch eine 20 m2 Wand mit einem U-Wert von 0,4 W/m2K und einer Temparaturdifferenz von 20 K?

\(Q={\Delta T \times A \times U}\)

\(Q=20\times 20\times 0,4=160 Watt\)

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Was sind die Wärmeübergangskoeffizienten gemäss SIA 180 für eine Wand nach Luft innen (hi) und einer Wand nach Luft aussen (he)?

Warum ist der eine Wert deutlich grösser?

hi ~ 7,7 W/m2K

he ~ 25 W/m2K

he ist deutlich grösser weil an der Ausswand oft turbulente Strömungen auftreten (Wind) und der Wärmeübergangskoeffizient dadurch erhöht wird.
Die Werte sind allerdings nur Erfahrungswerte und können in der Praxis je nach Standort und Jahr stark abweichen.
Ohne Wind sind beide Werte beinahe identisch.

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Was gibt die Wärmeleitfähigkeit \(\lambda\) an und wie lautet die Einheit?

Die Wärmeleitfähigkeit \(\lambda\) gibt an, wieviel Wärme pro Grad Temperaturdifferenz und pro Meter Materialstärke fliesst. 

\(\lambda\) hat demnach die Einheit \(W\over m \times K\)

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Steinwolle habe eine Wärmeleitfähigkeit von \(\lambda=0.035 \) . Wie gross ist der U-Wert, wenn aus diesem Material eine Dämmplatte mit einer Dicke von 140 mm erstellt wird?

 

\(U= {\lambda \over d }= {0.035\over0.14}=0.25 {W \over {m^2K}}\)

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Wie berechnet sich der U-Wert einer homogenen Wand?
Welche Werte müssen bekannt sein?

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  1. H-Werte für innen und aussen (Wärmeverlust durch Strahlung ist in der Praxis in den H-Werten enthalten)
  2. Wärmeleitfähigkeit und Dicke der verwendeten Materialien

<Bild>

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Mollier Diagramm verstehen

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Nötige Energiezufuhr bei Änderung von Temperatur und/oder Feuchtigkeit:

  • Links die Temperatur in Grad Celsius
  • Oben der Wassergehalt in Gramm pro Kilogramm
  • In Bögen (rechts) die relative Luftfeuchtigkeit
  • Quer nach rechts unten die Enthalpie (Energiegehalt der Luft)

<Bild>

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Wie wird der effektive Wassergehalt einer Luftmasse angegeben?

Mit der absoluten Feuchtigkeit in g/m3

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Was sind die Hauptaspekte der Bauphysik?

Bauphysik soll die Sicherstellung aller Aspekte des Wohn- und Arbeitsklimas bewirken, insbesondere in Bezug auf Behaglichkeit, Schadensfreiheit und Energieeffizienz. Die Optimierung der Nutzung und der Lebensdauer eines Gebäudes unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten sind weitere Ziele der Bauphysik.

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Was bezeichnet die relative Luftfeuchtigkeit

Des Verhältnis zwischen effektivem und maximal möglichem Wassergehalt der Luft in % bei einer bestimmten Temparatur

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Wieso kühlt eine gesättigte Luftmasse weniger schnell ab, als eine trockene Luftmasse?

Das Wasser in der Luft kondensiert. Beim kondensieren wird Wärmeenergie freigesetzt und an die Luft abgegeben (Kondensationsenthalpie).

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Was ist Enthalpie?

Enthalpie beschreibt den Energieaufwand von Phasenumwandlungen und den Energiegehalt von Stoffen.

Enthalpie H in [J/kg]

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Wieso ist feuchte Luft leichter als trockene Luft? (bei gleicher Temparatur)

Feuchte Luft enthält einen höheren Anteil an Wasserdampf, welcher eine geringere molare Masse aufweist als Luft.

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Woch hoch sollte die Lufterneuerungsrate eines Wohngebäudes in etwa sein?

  • Mindestens 0.2 - 0.3/h sprich ca. 20 - 30 % der Luft im Gebäude sollten innerhalb von einer Stunde ersetzt werden (Luftqualität und Freuchteabtransport)
  • Für Minergie-P: Maximal 0.6/h (minimaler Energieverlust durch Wärmeabfuhr)
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Wie hoch darf die Radongaskonzentration in Neubauten maximal sein?

Bei Sanierungen und Neubauten:

400 Bq/m3 (Becquerel pro Kubikmeter)

Bei bestehenden Bauten:

1000 Bq/m3 (Becquerel pro Kubikmeter)

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Wodurch steigt die Feuchtigkeit im innern von Gebäuden?

Atmung

Kochen

Duschen

Nasse Wäsche trocknen

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Was ist das Hauptproblem von zu dichten Gebäudehüllen ohne genügend Luftaustausch?

Die Feuchtigkeit sammelt sich im innern an und es kann zu Bauschäden infolge von Kondensation führen.

Auch nimmt die Qualität der Innnenluft ab.

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Erkläre das Funktionsprinzip der Blower-Door Methode

Anstelle der Eingangstüre wird eine "Blower-door" eingebaut, d.h. mit einem Ventilator, wird im Gebäude ein Unterdruck von 50 Pa erzeugt. Durch die Messung des Luftstroms und über das Volumen des Gebäudes, kann der Luftwechsel berechnet werden.

Voraussetzungen:

  • Alle Fenster und Aussentüren geschlossen
  • Abluftanlagen deaktiviert
  • Türen zu unbeheizten Nebenräumen geschlossen
  • Alle anderen Innentüren offen
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Wie kann die Luftdichtheit von Gebäuden gemessen werden?

Blower Door-Methode

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Welche zwei Ursachen sorgen für eine natürliche Lüftung in Gebäuden?

Temparaturdifferenz 

Wind

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Was bedeutet Becquerel?

Gibt die mittlere Anzahl der Atomkerne an, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen

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Was ist der Vorteil von mechanischen Lüftungssystemen?

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  • Die Gebäudehülle kann sehr luftdicht gebaut werden und trotzdem kann eine genügend grosse Lufterneuerungsrate garantiert werden.
  • Der Aussenluftwechsel kann besser reguliert werden.
  • Dank Wärmerückgewinnung kann der Lüftungswärmeverlust um bis zu 80 % reduziert werden

Zusätzlich:

  • Konstante Innentemp kann garantiert werden
  • Schutz vor Aussenlärm
  • kontrollierte Lüftung bei Abwesenheit
  • Sicherheit