Archive für den Monat: November 2008

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Nachdem jetzt das Geheimnis des U-Wertes gelüftet ist, berechnen wir ihn für eine typische Außenwand in der Holzrahmenbauweise.

Der folgenden Aufbau beschreibt die Schichten von innen nach außen und endet mit der Holzfaserplatte, auf die eine hinterlüftete Holzfassade montiert wird. Weil die äußerste Schicht eine hinterlüftete Konstruktion ist, wird sie für die u-Wert Berechnung nicht angesetzt.

Ebenfalls erwähnenswert ist der Hinweis, dass wir uns den Idealquerschnitt der Außenwand anschauen, indem wir uns die Dämmebene herausnehmen. Die Ebene, in der die senkrechten Stiele (Stützen) stehen, ist der Dämmwert schlechter, weil das Holz im Vergleich zu der Zellulose nicht so gut dämmt. In der Berechnung über die gesamte Wand würde der Stielanteil mit ca. 10% angesetzt und entsprechend berücksichtigt werden.

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Wandaufbau

Holzrahmenaußenwand-Aufbau in der DämmebeneDicke in mlambda in W/(mK)
Gipskartonplatte0,01250,25
OSB-Platte (Grobspanplatte)0,0120,13
Zellulose0,240,04
Holzfaserplatte0,0150,09

Wärmedurchlasswiderstand
R = 0,0125/0,25 + 0,012/0,13 + 0,24/0,04 + 0,015/0,09 = 6,309 (m²K)/W

Wärmedurchgangswiderstand
RT = 0,13 + 6,309 + 0,04 = 6,479 (m² K)/W

Wärmedurchgangskoeffizient
U = 1/ 6,479 = 0,154 W/(m²K)

Neue Rechnung

Ersetzen wir die Zellulose durch eine Mineralwolle der Wärmeleitgruppe (WLG) 035.
Was ändert sich?

Wärmedurchlasswiderstand
R = 0,0125/0,25 + 0,012/0,13 + 0,24/0,035 + 0,015/0,09 = 7,166 (m²K)/W

Wärmedurchgangswiderstand
RT = 0,13 + 7,166 + 0,04 = 7,336 (m² K)/W

Wärmedurchgangskoeffizient
U = 1/ 7,336 = 0,136 W/(m²K)

Dämmt man mit Steinwolle, so errechnet sich ein U-Wert von 0,136 W/(m²K) und entsprechend zur Zellulosedämmung eine Differenz von 0,154 W/(m²K) - 0,136 W/(m²K) = 0,018 W/(m²K).

Wie groß ist der tatsächliche Vorteil der Mineralfaser?

Dieser Frage gehen wir im nächsten Beitrag nach.

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Diese Woche erreichte uns der folgende Kommentar zu unserer Berechnung für thermische Solaranlagen zur Warmwasserunterstützung.

Werte Damen und Herren, ich finde Ihr Angebot für Solaranlagen interessant. Ich habe derzeit eine Erdgasheizung, mit der ich auch Warmwasser aufbereite, Ich möchte gerne wissen wieviel Kilowattstunden Erdgas, oder qm Erdgas man benötigt um 1 qm Wasser zu erwärmen( 90°)
Bitte senden Sie mir eine Beispielrechnung im Vergleich mit einer Solaranlage.

Wir bieten zwar Rechner an, aber keine Rechendienstleistungen. Trotzdem fanden wir die Frage so interessant, dass wir ein wenig recherchiert haben.

Wieviel Energie benötigt man um 1000l Wasser zu erwärmen?

Laut Wikipedia hat Wasser eine Wärmekapazität von 4,18 kJ (KiloJoule) pro Kilogramm pro Kelvin, d.h. man benötigt die Energiemenge von 4,18 kJ um ein Kilogramm Wasser um ein Kelvin zu erwärmen. Eine Temperaturdifferenz von einem Kelvin entspricht außerdem der Temperaturdifferenz von 1°C.

Der Kommentator wollte ein Kubikmeter Wasser von, so nehmen wir an, 20°C auf 90°C erwärmen. Das ist eine Temperaturdifferenz von 70 Kelvin. Ein Kubikmeter Wasser entspricht 1000 Litern und wiegt somit etwa 1000kg. Dafür würde pro Kelvin 4.180 kJ aufgewendet. Für 70 Kelvin entspricht dies 292.600 kJ, bzw. 292,6 MJ (MegaJoule).

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Laut der Wikipedia-Seite über Erdgas verfügt dieser Energieträger über einen Brennwert von 30 bis 40 MJ pro Kubikmeter, je nach Erdgas-Sorte. Damit müssen zwischen 7,32 und 9,75 Kubikmeter Erdgas aufgebracht werden, wenn man einen Wirkungsgrad des Warmwasserbereiters von 100% annimmt. Davon kann man jedoch nicht ausgehen. Ein moderner Kessel hat einen Wirkungsgrad von 80%, so dass zwischen 9,15 und 12,19 Kubikmeter Erdgas verbraucht werden. Wenn man einen Gaspreis von 7¢ pro Kubikmeter annimmt, kostet das etwa 0,7-0,8€. Alte Kessel benötigen deutlich mehr. Über den Daumen gepeilt können wir für alte Kessel mit Kosten von etwa 1€ rechnen.

Im Vergleich die Solarthermie

Der Vergleich mit dem solarthermischen Aufheizen ist schwierig. Zum einen sind die meisten Anlagen auf 60°C abgeregelt, weil diese Temperatur zum Abtöten von Keimen (Legionellen) erreicht werden muss, und zum Duschen völlig ausreichend ist.
Energie verbraucht eine solarthermische Anlage um das Wasser durch den Kollektor zu pumpen und um an dunklen Tagen im tiefsten Winter das Wasser auf die nötige Temperatur nachzuheizen. Zahlen dazu haben wir derzeit nicht verfügbar. Insbesondere der Verbrauch zum Nachheizen hängt vom Wetter und vom Nutzerverhalten ab und schwankt daher stark.

Man kann also nicht so genau sagen, wieviel Energie es kostet, die 1000 Liter Wasser mit einer Solarthermie-Anlage von 20°C auf 90°C zu erwärmen.

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Energiespar-Wettbewerb: Spielzeug

Im Rahmen unseres Energiespar-Wettbewerbs haben wir bisher den Stromverbrauch in den meisten Wohnräumen und diverser Elektrogeräte untersucht. Heute befassen wir uns mit dem Energiesparen bei Spielzeug.

Eigentlich sollte hier an dieser Stelle untersucht werden, welches elektrische (Kinder-)Spielzeug sparsam im Stromverbrauch ist. Eigentlich! Wir haben uns im Internet umgesehen und so gut wie keine Angaben zur Leistungsaufnahme von elektrischem Spielzeug gefunden.

Dies sind z.B. Produkte aus den Bereichen Spiele, Basteln, Lernspielzeug, Modelleisenbahnen, Fahrzeuge, (Modell-)Bauen und Konstruieren, Forschen und Entdecken, Musikspielzeug. Die meisten elektrischen Spielzeuge z.B. bei Amazon sind ohne Angabe eines Stromverbrauchs. Das ist zum Teil auch deshalb so, weil aus praktischen Gründen oft Batterien statt Stromkabel eingesetzt werden, aber die Angabe der Größe und Anzahl der Batterien nicht auf den Verbrauch an Strom schliessen lässt.

Es gibt aber Spielzeug, das im Rahmen der Beleuchtung LED einsetzt, z.B. Spieluhren und Nachtlichter oder Figuren mit LED-Leuchten. Im Bereich Spielzeug mit solarer Energie gibt es Baukästen, Experimentierkästen und Baumodelle mit Solarantrieb, die häufig darauf abzielen, das Bewusstsein für solare Energie zu schärfen.

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Spielkonsolen - ein Verbrauchstest

Da so wenig Informationen zum Stromverbrauch von Spielzeug zu finden ist, haben wir mit dem Energiekosten-Messgerät den Stromverbrauch von Spielkonsolen (für groß und klein) untersucht, die uns zur Verfügung standen.

Wir untersuchen eine vsmile-Lernspielkonsole, die Wii-Spielkonsole und eine xbox-Spielkonsole, auch wenn sie unterschiedliche Spielanforderungen bedienen. Beim Einschalten des Messgeräts sind folgende Leistungsaufnahmen im Standby abzulesen:

  • vsmile 0 Watt
  • wii 9 Watt
  • xbox 9 Watt.

Wenn die Spielkonsolen eingeschaltet werden und in Gebrauch sind, zeigt das Strommessgerät:

  • vsmile 5 Watt
  • wii 30 Watt
  • xbox 160 Watt.

Hinzu kommen noch der Verbrauch durch die Fernbedienungen (Wii Remote, xbox-Controller) mittels Batterien. Interessant auch: Schaltet man die Wii aus, geht sie nicht zurück in den Standbyverbrauch von 9 Watt/Stunde, sondern verbraucht 18 Watt/Stunde ungenutzt.

In diesem Sinne: Passen Sie auf beim Standbyverbrauch! Lieber eine Steckdosenleiste mit Schalter mehr einsetzen.

Update: 26.11.08: Auch the goodhuman berichtet darüber, welches Ausmaß die Standby-Verbräuche von Spielkonsolen annehmen können (soviel wie der jährliche Stromverbrauch der Großstadt San Diego).