Schätzung des Wärmedurchgangskoeffizient meines Iveco Daily Kastenwagens L2H3

Ich werde hier in mehreren Versuchen und bedingungen den Wärmedurchgangskoeffizient meines Iveco Daily Kastenwagens L2H3 (Länge 590cm, Höhe 285cm) berechnen.

Es ist mir bewusst, dass dies immer nur Schätzungen sind und für einen bestimmten Parameterbereich gelten.
Es wid der Durchschnitt mit allen Kältebrücken und Fenstern usw. gemessen.
Die Fenster sind alle mit Aluminium-Sonnenschutz verdeckt.

Haupt-Einflussfaktoren:

  • Wind (Konfektion)
  • Wärmestrahlung (Sonne)

In der Praxis lässt sich anhand des Wärmedurchgangskoeffizienten ganz einfach berechnen, wie groß der Wärmeverlust ist: Beispielsweise verliert eine gedämmte Hauswand mit einer Fläche von 100 m2, einem Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,15 W/(m2K) bei einem Temperaturunterschied von 20 K Wärmeenergie von 0,15 W/(m2K) x 100 m2 x 20 K = 300 Watt. Nach dem Wärmedurchgangskoeffizienten aufgelöst:

U = P(Wärmeleistung) / (Oberfläche in m2 x Temperaturdifferenz innen aussen in K)

Oberfläche Bus innen ca. 42.3m2

Messung 1

Nacht, windstill

Bedingung:
Messung bei Windstille in Eucaliptuswald in der Nacht. Also keine Sonnenstrahlung und keine oder minimale Konfektion. Zusätzlich eine Perrson gerechnet mit 120W Wärmeleistung.

Bei einer Heizleistung von 2’500W über mehrere Stunden hat sich eine Innentemperatur von 26°C eingestellt.
Aussentemperatur 2°C
Temperaturdifferenz = 26°C – 2°C = 24°C ~ 24K

U = (2’500W + 120W) / (42,3m2 x 24K) = 2.6 W/m2K

Messung 2

Nacht, Wind 4.5m/s

Bedingung:
Messung bei Wind von 4.5m/s ( ca. 16km/h) auf einer Klippe in der Nacht. Also keine Sonnenstrahlung. Zusätzlich eine Perrson gerechnet mit 120W Wärmeleistung.

Bei einer Heizleistung von 2’500W über mehrere Stunden hat sich eine Innentemperatur von 24°C eingestellt.
Aussentemperatur 9°C
Temperaturdifferenz = 24°C – 9°C = 15°C ~ 15K

U = (2’500W + 120W) / (42,3m2 x 15K) = 4.1 W/m2K

Messung 3

Nacht, Schnee, windstill 1000W

Bedingung:
Messung im Schnee bei Nacht. Also keine Sonnenstrahlung. Geheizt wird mit einem 1000W Heizlüfter

Bei einer Heizleistung von 1’000W über mehrere Stunden hat sich eine Innentemperatur von 14°C eingestellt.
Aussentemperatur 0°C
Temperaturdifferenz = 14°C – 0°C = 14°C ~ 14K

U = 1’000W / (42,3m2 x 14K) = 1.7 W/m2K

Messung 4

Nacht Schnee windstill 2000W

Bedingung:
Messung im Schnee bei Nacht. Also keine Sonnenstrahlung. Geheizt wird mit einem 2000W Heizlüfter

Bei einer Heizleistung von 2’000W über mehrere Stunden hat sich eine Innentemperatur von 24°C eingestellt.
Aussentemperatur 3°C
Temperaturdifferenz = 24°C – 3°C = 21°C ~ 21K

U = 2’000W / (42,3m2 x 21K) = 2.3 W/m2K

Tabelle von Wärmedurchgangskoeffizienten

BauteilDickeU-Wert in W/(m2K)
Einfachfenster0.4cm5.9
Acrylglas (Plexiglas)0.5cm5.3
Doppelfenster3.0
Fenster mit Isolierverglasung2.4cm2.8
Betonwand25cm3.3
Mauerziegel24cm1.5
Polystyrol10cm0.35
GFK Platten Hartschaumkern1.7cm1.23
GFK Platten Hartschaumkern2.0cm1.06
GFK Platten Hartschaumkern2.5cm0.86
GFK Platten Hartschaumkern3.0cm0.73
GFK Platten Hartschaumkern4.0cm0.55
Sandwichelemente COSMO Therm – GFK2.4cm1.17
SPERRHOLZ-VERBUNDELEMENTE2.4cm1.12

Wärmedurchlasswiderstand R von ruhenden Luftschichten

Wärmedurchlasswiderstand R von ruhenden Luftschichten* nach DIN EN ISO 6946
Luftschicht in mm (d) aufwärtiger Wärmestrom horizontaler Wärmestrom abwärtiger Wärmestrom
0 mm 0,00 m2K/W 0,00 m2K/W 0,00 m2K/W
5 mm 0,11 m2K/W 0,11 m2K/W 0,11 m2K/W
7 mm 0,13 m2K/W 0,13 m2K/W 0,13 m2K/W
10 mm 0,15 m2K/W 0,15 m2K/W 0,15 m2K/W
15 mm 0,16 m2K/W 0,17 m2K/W 0,17 m2K/W
25 mm 0,16 m2K/W 0,18 m2K/W 0,19 m2K/W
50 mm 0,16 m2K/W 0,18 m2K/W 0,21 m2K/W
100 mm 0,16 m2K/W 0,18 m2K/W 0,22 m2K/W
300 mm 0,16 m2K/W 0,18 m2K/W 0,23 m2K/W

Herkunft: Link
*R-Werte gelten für Luftschichten, die von zwei parallelen, zur Richtung des Wärmestromes senkrechten Flächen mit einem Emissionsgrad größer 0,8 begrenzt werden. Für die Dicke der Luftschichten in Wärmestromrichtung muss gelten d < 0,1•d (begrenzende Bauteilschichten) und d < 0,3 m.

U-Wert Rechner Online

Eigen-Experiment Wärmedurchgang

Die zwei Monate im Winter auf Tour haben sehr deutlich aufgezeigt, wie wichtig die Wärme im Wagen ist. Auch wie unangenehm es ist, wenn ein System zur erwärmung ausfällt und die Alternativen nur mit abstrichen funktionieren.

Wärmeduchtgang experiment

Theoretisch und in den Simulationen oben ist die Sachlage klar. Allerdings bin ich da etwas skeptisch, ob der summierung der Wärmedurchlasswiderstands für komplexe aufbauten. Da es dabei egal ist wo welches Material ist.
Daher der experimentelle Aufbau.

Aufbau

vghtrb

Wäremstrahler Leistung

Vom λ- zum U-Wert

Die Wärmeleitfähigkeit λ eignet sich, um die Leistungsfähigkeit verschiedener Dämmstoffe zu vergleichen. Je geringer der λ-Wert eines Dämmstoffs – gemessen in der Maßeinheit W/mK („Watt pro Meter mal Kelvin“) –, umso besser eignet sich das Material zur Wärmedämmung. Will man nun allerdings den Wärmedurchgang durch eine komplette Wand beziffern, kommt man mit der Kenngröße der Wärmeleitfähigkeit allein nicht weiter. Warum? Weil Wände in der Regel nicht nur aus einem einzigen Material bestehen.

Wärmestrahler Leistung [W] = Wärmedurchgangskoeffizienten [W/(m2K)] * Fläche [m2] * Temperatuir Differenz [K]
Wärmedurchgangskoeffizienten [W/(m2K)] = Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)] / Dicke [m]

Wärmestrahler Leistung [W] = (Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)] / Dicke [m]) * Fläche [m2] * Temperatuir Differenz [K]

Bsp.: Swisspor EPS 15 10mm
=> (0.038 W/(mK) / 0.01 m) * 0.0625 m2 * 16.4K = 3.9W

Messwerte

Nr.MaterialGesamt-DickeFotoUm-gebungs T. [°C]Innen T. [°C]T. DifferenzWärme-leitfähigkeit [W/(mK)] geschätztRohdichte [kg/m³]Feuchtig-keit aufnahmeBrenn-barkeitBemerkung
1– Armaflex ähnliches Material
– 6mm
– Alu & Isolation
– Waterproof & fire-resistant: Yes
Link
6mm23.541.918.4Alu Folie aussen
2Identisch 16mm23.543.319.8Alu Folie innen
3– Armaflex ähnliches Material
– 15mm
– Alu & Isolation
– Waterproof & fire-resistant: Yes
Link
15mm24.246.922.7Alu Folie aussen
4Identisch 315mm23.5
23.5
25.4
47.7
47.2
48.5
24.2
23.7
23.1
Alu Folie innen
5Hochwertiger Bastel-Filz 5 mm stark 670g/qm- Taschenfilz
Link
5mm23.336.813.5134
7Frontscheiben Sonnenschutz
beidseitig mit Alu Folie in Luftpolsterfolie eingebettet
4mm23.2
23.0
37.6
37.3
14.4
14.3
6Swisspor EPS 15
10mm
(expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)
10mm23.039.416.40,031 – 0,04515-30
7Swisspor EPS 15
20mm
(expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)
20mm23.043.220.30,031 – 0,04515-30
8Swisspor EPS 15
30mm
(expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)
30mm22.5
23.0
46.3
46.3
23.8
23.3
0,031 – 0,04515-30
9Swisspor XPS 300 GE 20mm
(extrudiertes Polystyrol (XPS))
20mm22.843.821.00,028 – 0,04225-50
10Swisspor XPS 300 GE 40mm
(extrudiertes Polystyrol (XPS))
40mm22.949.626.70,028 – 0,04225-50
11Car Deadening Engine Firewall Heat Cotton Sticker
SKUF 29570
10mm
Link
10mm23.043.920.9Alu Folie innen
12Insulation Cotton Heat Closed Cell Foam
15mm
Link
15mm24.2
23.7
23.6
45.1
45.1
43.9
20.9
21.4
20.3
keine Alufolie
13Sandwich:
– 10mm Swisspor EPS
– 20mm stehende Luft
– 10mm Swisspor EPS
40mm23.9
24.0
45.9
46.0
22.0
22.0
14Sandwich:
– Alu
– Armaflex 6mm
– 20mm stehende Luft
– Alu
– Armaflex 6mm
Link
32mm25.2
24.5
50.8
50.6
25.6
26.1
15Sandwich:
– Alu
– Armaflex 6mm
– Alu
– Armaflex 6mm
Link
12mm24.5
25.1
48.2
48.2
23.7
23.1
16Sandwich: (3 x Nr. 2 )
– Alu
– Armaflex 6mm
Alu Folie auf warmer Seite
18mm24.5
24.3
50.6
49.9
26.1
25.6
17Hausisolation Steinwolle 80mm80mm24.0
25.1
57.1
58.2
33.1
33.1
18Sandwich: (2x Nr. 4)
– Alu
– Armaflex 15mm
Alu Folie auf warmer Seite
30mm24.4
25.3
25.1
51.7
52.4
53.0
27.3
27.1
27.9
Innen, Alufolie, Armaflex, Alufolie, Armaflex
19Sandwich: (2x Nr. 4)
Alu
Armaflex 15mm
Alu Folie auf warmer Seite und aussen
30mm25.6
26.4
25.9
53.7
54.1
53.6
28.1
27.7
27.7
Innen, Alufolie, Armaflex, Armaflex,
Alufolie
20