Der Wärmeübergangswiderstand
(Etwas) Theorie
Der Wärmeübergangswiderstand ist eine (meist konstant) angenommene Größe, welche die Wärmeübertragung aus der Umgebung in eine Oberfläche vereinfach abbildet. Tatsächlich handelt es sich dabei um einen sehr komplexen Vorgang, an welchem in der Regel alle Wärmeübertragungsmechanismen beteiligt sind:
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Der Wärmestrom hängt dann linear vom Temperaturunterschied Oberfläche / Umgebung ab.
Der Wärmeübergangswiderstand setzt sich bei diesem Modell aus einem theoretischen Wärmeübergangskoeffizienten für die Wärmestrahlung hr und einem Wärmeübergangskoeffizienten für die Konvektion hc zusammen:
Im Innenraum ist in der Regel der Strahlungsanteil dominant. Im Außenbereich dominiert, aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die Wärmeübertragung durch Konvektion.
Praxis
Für die bauphysikalische Praxis werden für thermischen Simulation Wärmeübergangswiderstände in den relevanten Normen vorgeben. Um den unterschiedlichen Konvektionsbedingungen („warme Luft steigt auf, kalte bleibt liegen“) und den unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Luftmassen gerecht zu werden, sind unterschiedliche Wärmeübergangswiderstände anzuwenden. Bei HTflux können Sie entweder den Wert direkt eingeben oder mittels des Buttons rechts neben dem Eingabefeld ein komfortables Tool zur Festlegung des Wärmeübergangswiderstands öffnen.
Hier ein Überblick über die Wärmeübergangswiderstände welche in der Bauphysik anzusetzen sind:
Wärmeübergangswiderstände für den Innenbereich
| Wert | Norm | Anwendung |
| 0,13 m²K/W | ISO 6946 | Wärmestrom horizontal, undefiniert oder wechselnd z.B zwischen beheizten Etagen oder an seitlicher Außenwand |
| 0,10 m²K/W | ISO 6946 | Wärmestrom aufwärts, erhöhter Wärmeübergang z.B. Decke zu unbeheiztem Dachraum oder Flachdach |
| 0,17 m²K/W | ISO 6946 | Wärmestrom abwärts, reduzierter Wärmeübergang z.B. Fussboden des beheizten Wohnraums über Garage |
| 0,25 m²K/W | ISO 13788 | Reduzierter Wärmeübergang für hygrothermische Betrachtungen z.B. zur Ermittlung der minimalen inneren Oberflächentemperatur |
| 0,20 m²K/W | ISO 10077-2 | Reduzierter Wärmeübergang bei Fensterberechnungen |
Wärmeübergangswiderstände für den Außenbereich
| Wert | Norm | Anwendung |
| 0,04 m²K/W | ISO 6946 | Direkt bewetterte Außenfläche z.B. Außenwand |
| 0,13 m²K/W | ISO 6946 | Horizontaler oder wechselnder Wärmestrom zu Hinterlüftungsebene oder unkoditioniertem Nebenraum z.B. Hinterlüftungsebene der Außenwand |
| 0,10 m²K/W | ISO 6946 | Wärmestrom aufwärts, zu Hinterlüftungsebene oder unkond. Nebenraum z.B. Decke der unbeheizten Garage zu beheiztem Raum |
| 0,17 m²K/W | ISO 6946 | Wärmestrom abwärts, zu Hinterlüftungsebene oder unkond. Nebenraum z.B. Fußboden des unbeheizten Dachraum zu beheiztem Raum |
Graphische Übersicht
In der folgenden Graphik wurde angedeutet, wie die oben genannten Wärmeübergangswiderstände anzuordnen sind:
Übliche Wärmeübergangswiderstände Rsi, Rse gemäß ISO-Norm
(Sie finden diese Darstellung in HTflux auf dem dritten Tab des Wärmeübergangswiderstands-Dialoges).
Benutzerdefinierte individuelle Wärmeübergangswiderstände
Für spezielle Anwendungen, d.h. wenn mit ungewöhnlich hohen oder niederen Strahlungstemperaturen, mit niedrigeren Emissionskoeffizienten oder mit höheren Windgeschwindigkeiten zu rechnen ist, kann der Wärmeübergangswiderstand auch nach der in ISO 6946 Anhang A vorgegebenen Berechnungsvorschrift ermittelt werden. HTflux bietet hierzu ein sehr komfortables Berechnungstool, welches Sie auf der zweiten Registerkarte des Dialogs finden.
Wärmeübergangswiderstände zur Simulation von flächigen Heiz- oder Kühlsystemen
Die folgenden Werte können angewendet werden, wenn die Wärmeabgabe von Heiz- oder Kühlsysteme simuliert werden soll. Achtung: diese Werte sind ausschließlich zur Simulation von aktiven Heiz/Kühlelemtene heranzuziehen. Tranmissionsberechnungen (U-Wert, Wärmebrücken etc.) müssen immer ohne derartige aktive Elemente durchgeführt werden. In diesem Fall sind jedenfalls die weiter oben stehenden Werte anzuwenden!
Die Werte basieren auf den Normenvorgaben von EN 1264-5 – Raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung – Teil 5: Heiz- und Kühlflächen in Fußböden, Decken und Wänden – Bestimmung der Wärmeleistung und der Kühlleistung.
| Wert | Norm | Anwendung |
| 0,0926 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Heizung – BODEN (die Oberflächentemperatur des Bodens ist höher als die Raumtemperatur) |
| 0,125 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Heizung – WAND (die Oberflächentemperatur der Wand ist höher als die Raumtemperatur) |
| 0,1538 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Heizung – DECKE (die Oberflächentemperatur der Decke ist höher als die Raumtemperatur) |
| 0,1538 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Kühlung – BODEN (die Oberflächentemperatur des Bodens ist niedriger als die Raumtemperatur) |
| 0,125 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Kühlung – WAND (die Oberflächentemperatur der Wand ist niedriger als die Raumtemperatur) |
| 0,0926 m²K/W | ISO 1264-5 | Flächenintegrierte Kühlung – DECKE (die Oberflächentemperatur der Decke ist niedriger als die Raumtemperatur) |
Hinweis: da in HTflux Wärmeübergangswiderstände eingeben werden, handelt es sich um die Kehrwerte der angegebenen Wärmeübergangskoeffizienten der Norm (10,8 m²K/W, 8 m²K/W, 6,5 m²K/W)
Wärmeübertragung von fließenden Medien in Rohrleitungen (Flüssigkeiten oder Gase)
Auf dem letzten Tab im Dialog Wärmeübergangswiderstände finden Sie ein praktisches Tool, welches es gestattet auf einfache Weise fluiddynamische Berechnungen durchzuführen. Auf diese Weise können Sie den Wärmeübergangswiderstand für Rohrleitungen mit strömenden Flüssigkeiten (Wasser, Kühlmittel, Öl etc.) oder Gasen (Luft, Dampf etc.) durchführen.
Das Tool und die zugrundeliegenden strömungsmechanischen Berechnungen wird hier erklärt: Wärmeübergang in Rohrströmungen