Hallo, mal so eine Frage in den Raum gestellt, wenn ich ein Zimmer habe, sagen wir mit 50m³ Rauminhalt (Luft) und der Raum sei perfekt isoliert, wieviel Energie Benötige ich, um diesen Raum von 0°C auf 22°C auf zu heizen? Wenn ich nun weiter annehme, dass der Raum von 20cm dicken Wänden aus Beton/Ziegeln umgeben sei und diese nun auch Energie speichern sollen und dabei einen Temperaturgradienten von 0° (außen) bis 22°C (innen) aufweisen, dann würde die Masse der Verkleidung im Mittel die Temperatur 11°C aufweisen. Das Volumen der Verkleidung wäre bei den Wandmaßen (+Decke +Boden) bei ca. 12m³. Diese müssten also ebenfalls geheizt werden. Wieviel Energie benötige ich dann, um ca. 50m³ Luft auf 22°C und 12m³ Ummantelung (Ziegel / Beton) auf 11°C auf zu heizen? Ich möchte einfach gerne eine gewisse Vorstellung von den notwendigen Größenordnungen einer Zusatzheizung gewinnen.
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Deine Fragestellung ist widersprüchlich oder unpräzise. Erst schreibst du, dass der Raum perfekt isoliert sei, dann hast du aber einen Temperaturgradienten in den Wänden? Entweder oder. Du suchst also nicht eine Energie, sondern eine Energie pro Zeit, also Leistung (J/s = W) Um die Raumluft zu erwärmen, brauchst du die Energie Cp*V*Rho*ΔT. Also Wärmekapazität bei konstantem Druck (~1040J/Kg*K), mal das Volumen von 50m³ mal die Dichte (~1,2kg/m³) mal die Temperaturdifferenz von 22K. Diese Energie ist gegenüber der ständig notwendigen Heizung aber vernachlässigbar. Der Wärmeverlust berechnet sich schon schwieriger. Du hast einen Wärmeübergangskoeffizienten Alpha zwischen der Luft und den Wänden, dann den Wärmedurchgangskoeffizienten durch die Wände, der von den Materialien und ihre jeweiligen Dicke abhängt. Das ganze musst du dann mit der Gesamtfläche multiplizieren, genauer gesagt der mittleren Fläche deiner Wände und dann mit dem Temperaturgradienten. Das wäre aber auch eine starke Vereinfachung, weil die Wärmeübergangszahl Alpha-Außen stark von der Anströmung abhängt. Da du aber schon Zahlen parat hast, nehme ich mal an, du hast es schon gemessen und über einen hinreichend langen und damit aussagekräftigen Zeitraum gemittelt? Sonst kann es sein, dass du an einem windstillen Tag relativ wenig Energie brauchst und an anderen Tagen gleich weitaus mehr, weil dein Alpha-Außen bei starker Anströmung in die Höhe schnellt. Ich habe gerade nicht die Zeit es genauer zu berechnen.
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nein nein, meine Frage zielt auf den statischen Fall hin, perfekt isolierter Raum und ein statischer Wärmegradient im Mauerwerk, ich möchte also tatsächlich nur wissen, wieviel Energie ich einmalig aufbringen müsste, um diese Temperatur in einem Raum einmalig zu generieren. Wie lange sie dann gehalten wird ist erstmal völlig egal. Die Frage ist nur, wieviel Wärme ich freisetzen muss, um einmalig einen derart aufgewärmten Raum zu erhalten.
Also Wärmekapazität mal Masse (Dichte mal Volumen) mal Temperaturdifferenz. Bei den Wänden würde ich einen Mittelwert bilden. Die Werte zur Wärmekap. findest du in Nachschlagewerken und auch im Internet. Aber wie gesagt, realistisch ist das nicht. Ein Wärmegradient ist immer mit einem Wärmestrom, also Energie pro Zeit verbunden. Auch in einem stationärem Fall, also konstantem Wärmegradient.
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Stichwort wäre Wärmekapazität. https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Wärmekapazität Du hast ja schon das Luft- und Wandvolumen berechnet, dann bekommst Du den Rest auch leicht hin. Wikipedia hat schon die Werte für Luft und Beton. Und Dichte? Wirst Du auch finden, soweit ich mich errinnere Luft 1.3 kg pro Kubikmeter. Und Beton bzw. Mauerwerk? Rund 2.7 kg pro Liter würde ich schätzen, Aber Du kannst ja mal einem Mauerstein wiegen. Punkt.
Hallo, Physik ist machmal schon ein wenig kompliziert. > Heizer schrieb: > meine Frage zielt auf den statischen Fall hin, perfekt isolierter Raum > und ein statischer Wärmegradient im Mauerwerk, Es wurde ja oben schon darauf hingewiesen, dass dieses Modell widersprüchlich ist. Man könnte es auch als physikalischen Nonsense bezeichnen. Entweder ist der Raum ideal isoliert, oder es gibt einen Wärmaustausch mit der Umgebung und deshalb einen statischen Wärmegradienten innerhalb der Wand. Dieser Wärmegradient als "statischen Zustand" kann ja nur existieren, wenn ständig die Wärme außen wieder abgeführt wird, so dass die Wand nicht durchgängig auf 20°C kommt. Wenn du aber diesen "statischen Zustand" als thermisch eingeschwungene Zustand verstehen wolltest, dann ist die Wärmeenergie in der Wand durch dem Mittelwert der Differenztemp. (also 10 grad) und die Wärmekapazität des Baumaterials bestimmt. E = Masse x spez.Wärmekap. x 10 grd Dass die Wärmekapazität der Luft im Raum vergleichsweise völlig vernachlässigbar ist, wurde ja auch schon bemerkt. Aber da ständig Wärme nach außen abfließt, kann man schlecht eine Energiemenge definieren, denn wenn man unendlich lange wartet, fließt auch unendlich viel Energie ab. Um in diesen "statischen Zustand", besser "thermisch eingeschwungen Zustand" zu kommen, muß dann viel mehr Energie aufgebracht werden, denn während die Wand von innen auf 20 grd aufgeheizt wird, würde schon ständig Wärme nach außen abgeführt werden. Wie lange das dauert, ist unbestimmt, weil so ein themischer Einschwingvorgang theoretisch unendlich lange dauert. Der folgt nämlich einer Exponentialfunktion, so wie auch z.B. der radioaktive Zerfallsprozess oder das Auf-Entladen eines Kondensators über einen Widerstand. https://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertszeit http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/e_lehre_2/efeld/ladkond.htm Um da ein definiertes Ende erreichen zu können, müßte man eine zulässige Restabweichung vom eingeschwungenen Zustand festlegen. Außerdem ist so nicht zu erwarten, dass die Lufttemp. im Raum gleich der Oberflächentemp, der Wand ist. Wenn du die Lufttemp. auf 20°C haben wolltest, wäre die Wandtemp. niemals 20°C > ich möchte also > tatsächlich nur wissen, wieviel Energie ich einmalig aufbringen müsste, > um diese Temperatur in einem Raum einmalig zu generieren. In einem ideal wärmeisolierten Raum würde die Wandtemperatur auf genau 20°C einschwingen, und zwar ohne jeden Wärmegradienten innerhalb der Wand. In dem Fall ist die gespeicherte Energie in der Wand E = Masse x spezifische Wärmekapazität x 20grd Ich vermute, das deine Fragestellung am Ende aber auf was ganz anders abzielt, oder? Gruß Öletronika
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Heizer schrieb: > Ich möchte einfach gerne eine gewisse Vorstellung von den notwendigen > Größenordnungen einer Zusatzheizung gewinnen. Du kannst mit dem "Honeywell Heizlastkalkukator" https://honeywell-haustechnik.de/hga/technik-sub/prod-doku/apps.html?c=52 den Wärmebedarf für einen Raum berechnen. Gruß JackFrost
Hallo, > Bastian W. schrieb: >> Ich möchte einfach gerne eine gewisse Vorstellung von den notwendigen >> Größenordnungen einer Zusatzheizung gewinnen. aber gerade dann sind idealisierte Annahmen, wie Raum idealer Dämmung völlig untauglich. Gruß Öletronika
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