Die Dämmrechnung für einen Kühlschrank, ein Gehäuse oder ein Bauteil wird meist als Fläche mal Leitfähigkeit geführt. Der wirkliche Verlust liegt fast immer höher, und der Unterschied kommt von den Wärmebrücken.
Was eine Wärmebrücke ist
Jeder gut leitende Pfad, der die Dämmschicht durchstößt oder umgeht: Konstruktionsprofile, Befestigungen, Scharniere, Rohr- und Kabeldurchführungen, Eckanschlüsse.
Die Fläche, die diese Pfade einnehmen, ist klein, ihre Leitfähigkeit aber das Hundertfache der Dämmung. Das Ergebnis ist ein deutlich höherer Gesamtverlust als erwartet — und eine eindimensionale Widerstandsrechnung sieht das überhaupt nicht, weil der Wärmefluss dort zwei- oder dreidimensional ist.
Die zweite Folge: die Oberflächentemperatur
Eine Wärmebrücke verliert nicht nur Energie; sie erzeugt an der Innenfläche eine örtliche Kältestelle. Fällt diese Stelle unter den Taupunkt, beginnt Kondensation, gefolgt von Schimmel oder Korrosion.
In Kühlgeräten tritt derselbe Mechanismus als Reifbildung rund um die Türdichtung auf. Das Abnahmekriterium ist dann nicht der Gesamtverlust, sondern die niedrigste Oberflächentemperatur.
Modellierung
Die Aufgabe ist reine Wärmeleitung und lässt sich ohne Lösen der Strömung behandeln, aber die Randbedingungen müssen stimmen. An der Außenfläche ist es bei Wind erzwungene Konvektion; ohne Wind sind es natürliche Konvektion und Wärmestrahlung gemeinsam.
Vorsicht beim Vereinfachen der Geometrie: Schrauben, Profile und Beschläge als „unwesentliches Detail" wegzulassen löscht genau die Wirkung, die Sie suchen. Siehe die Notiz zur Geometrieaufbereitung.
Was in den Bericht gehört
Der Gesamtverlust, der Verlust der idealen Dämmung und welche Brücken den Unterschied ausmachen. Diese Aufschlüsselung zeigt unmittelbar, wo verbessert werden sollte.
Referenzen
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.
- Churchill, S. W. & Chu, H. H. S. (1975). Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate. International Journal of Heat and Mass Transfer, 18(11), 1323–1329. DOI: 10.1016/0017-9310(75)90243-4