Schätzung des Wärmedurchgangskoeffizient meines Iveco Daily Kastenwagens L2H3

Inhaltsverzeichniss

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

Bauteil	Dicke	U-Wert in W/(m²K)
Einfachfenster	0.4cm	5.9
Acrylglas (Plexiglas)	0.5cm	5.3
Doppelfenster		3.0
Fenster mit Isolierverglasung	2.4cm	2.8
Betonwand	25cm	3.3
Mauerziegel	24cm	1.5
Polystyrol	10cm	0.35
GFK Platten Hartschaumkern	1.7cm	1.23
GFK Platten Hartschaumkern	2.0cm	1.06
GFK Platten Hartschaumkern	2.5cm	0.86
GFK Platten Hartschaumkern	3.0cm	0.73
GFK Platten Hartschaumkern	4.0cm	0.55
Sandwichelemente COSMO Therm – GFK	2.4cm	1.17
SPERRHOLZ-VERBUNDELEMENTE	2.4cm	1.12

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.	Material	Gesamt-Dicke	Foto	Um-gebungs T. [°C]	Innen T. [°C]	T. Differenz	Wärme-leitfähigkeit [W/(mK)] geschätzt	Rohdichte [kg/m³]	Feuchtig-keit aufnahme	Brenn-barkeit	Bemerkung
1	– Armaflex ähnliches Material – 6mm – Alu & Isolation – Waterproof & fire-resistant: Yes – Link	6mm	China Armafex 6mm China Armafex 6mm 1.jpeg China Armafex 6mm 2.jpeg	23.5	41.9	18.4					Alu Folie aussen
2	Identisch 1	6mm		23.5	43.3	19.8					Alu Folie innen
3	– Armaflex ähnliches Material – 15mm – Alu & Isolation – Waterproof & fire-resistant: Yes – Link	15mm	China Armaflex 15	24.2	46.9	22.7					Alu Folie aussen
4	Identisch 3	15mm		23.5 23.5 25.4	47.7 47.2 48.5	24.2 23.7 23.1					Alu Folie innen
5	Hochwertiger Bastel-Filz 5 mm stark 670g/qm- Taschenfilz Link	5mm	Filz 6mm	23.3	36.8	13.5		134
7	Frontscheiben Sonnenschutz beidseitig mit Alu Folie in Luftpolsterfolie eingebettet	4mm		23.2 23.0	37.6 37.3	14.4 14.3
6	Swisspor EPS 15 10mm (expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)	10mm		23.0	39.4	16.4	0,031 – 0,045	15-30
7	Swisspor EPS 15 20mm (expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)	20mm		23.0	43.2	20.3	0,031 – 0,045	15-30
8	Swisspor EPS 15 30mm (expandiertes Polystyrol (EPS) / Styropor)	30mm		22.5 23.0	46.3 46.3	23.8 23.3	0,031 – 0,045	15-30
9	Swisspor XPS 300 GE 20mm (extrudiertes Polystyrol (XPS))	20mm		22.8	43.8	21.0	0,028 – 0,042	25-50
10	Swisspor XPS 300 GE 40mm (extrudiertes Polystyrol (XPS))	40mm		22.9	49.6	26.7	0,028 – 0,042	25-50
11	Car Deadening Engine Firewall Heat Cotton Sticker SKUF 29570 10mm Link	10mm	Rubber Foam 5mm 1 Rubber Foam 5mm 2.jpeg Rubber Foam 5mm 3 Rubber Foam 5mm 4	23.0	43.9	20.9					Alu Folie innen
12	Insulation Cotton Heat Closed Cell Foam 15mm Link	15mm	Rubber Foam 15mm 1 Rubber Foam 15mm 2 Rubber Foam 15mm 3	24.2 23.7 23.6	45.1 45.1 43.9	20.9 21.4 20.3					keine Alufolie
13	Sandwich: – 10mm Swisspor EPS – 20mm stehende Luft – 10mm Swisspor EPS	40mm		23.9 24.0	45.9 46.0	22.0 22.0
14	Sandwich: – Alu – Armaflex 6mm – 20mm stehende Luft – Alu – Armaflex 6mm Link	32mm		25.2 24.5	50.8 50.6	25.6 26.1
15	Sandwich: – Alu – Armaflex 6mm – Alu – Armaflex 6mm Link	12mm		24.5 25.1	48.2 48.2	23.7 23.1
16	Sandwich: (3 x Nr. 2 ) – Alu – Armaflex 6mm Alu Folie auf warmer Seite	18mm		24.5 24.3	50.6 49.9	26.1 25.6
17	Hausisolation Steinwolle 80mm	80mm	IMG_20210401_020634	24.0 25.1	57.1 58.2	33.1 33.1
18	Sandwich: (2x Nr. 4) – Alu – Armaflex 15mm Alu Folie auf warmer Seite	30mm		24.4 25.3 25.1	51.7 52.4 53.0	27.3 27.1 27.9					Innen, Alufolie, Armaflex, Alufolie, Armaflex
19	Sandwich: (2x Nr. 4) Alu Armaflex 15mm Alu Folie auf warmer Seite und aussen	30mm		25.6 26.4 25.9	53.7 54.1 53.6	28.1 27.7 27.7					Innen, Alufolie, Armaflex, Armaflex, Alufolie
20	Polycarbonat 1,5mm	1,5mm		26.4 26.5	36.5 35.9	10.1 9.4
21	Sandwich – Polycarbonat 1,5mm – 20mm stehende Luft Polycarbonat 1,5mm			23.6 25.7 25.3 25.6 27.5	38.4 39.1 38.7 39.1 41.1	14.8 13.4 13.3 13.5 13.6
22	– Polycarbonat 1,5mm – 6mm stehende Luft Polycarbonat 1,5mm ohne Vakuum			25.4 24.4 25.3 24.9	37.8 36.5 37.4 37.1	12.4 12.1 12.1 12.2
23	Polycarbonat 1,5mm 6mm stehende Luft Polycarbonat 1,5mm mit Vakuum